WO2012108256A1 - 逆バイアス処理装置およびそれを用いた逆バイアス処理方法 - Google Patents
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Definitions
- a thin film solar cell formed by a plasma CVD method using a gas as a raw material has attracted attention.
- the thin film solar cell include a silicon thin film solar cell made of a silicon thin film, a CIS or CIGS compound thin film solar cell, and the like, and development and production expansion are being promoted.
- These thin-film solar cells are formed by sequentially laminating a transparent electrode, a photoelectric conversion layer, and a back electrode on a substrate by plasma CVD, sputtering, vacuum deposition, or the like.
- a manufacturing method and a manufacturing method of a thin film photoelectric conversion module including a step of forming a plurality of divided strings and a step of applying a reverse bias voltage to each photoelectric conversion cell in the divided strings to perform a reverse bias process.
- An apparatus is disclosed (for example, see Patent Document 2).
- a string in which a plurality of photoelectric conversion cells in which a first electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a second electrode layer are sequentially stacked on the surface of an insulating substrate are electrically connected in series with each other. After the first and second electrode layers are formed, the strings are divided into a plurality of divided grooves extending in the series connection direction for electrically insulating and separating the first electrode layer and the second electrode layer, thereby forming a plurality of divided strings.
- the string of the thin film photoelectric conversion module disclosed in the prior art 1 and the prior art 2 is formed by connecting a plurality of photoelectric conversion cells in series as described above.
- the output voltage of the thin film photoelectric conversion module is proportional to the number of photoelectric conversion cells connected in series with each other (the number of serial connections). Since the required output voltage varies depending on applications such as industrial use and home use, a plurality of types of thin film photoelectric conversion modules corresponding to various demands can be manufactured by appropriately changing the number of series connections.
- different types of thin film photoelectric conversion modules are used in one production line from the viewpoint of improving the operating rate of production equipment, suppressing capital investment, and flexibility to cope with fluctuations in supply and demand. It is preferable to manufacture. Therefore, it is preferable that a plurality of types of thin film photoelectric conversion modules having different numbers of series connections can be automatically processed by one manufacturing apparatus in each manufacturing apparatus included in the thin film solar cell manufacturing line.
- the application member of the reverse bias processing apparatus is the other model.
- the thin film photoelectric conversion module comes into contact with a position away from the center position of two adjacent photoelectric conversion cells.
- the removal efficiency of the short-circuit portion by the reverse bias process decreases due to the voltage drop. Since the time required for one reverse bias process is rate-controlled by the short-circuit portion present at the position farthest from the contact portion of the application member, the more the contact position of the application member is away from the central position of each photoelectric conversion cell.
- the width in the series connection direction of the photoelectric conversion cells of the thin film photoelectric conversion module of another model is smaller than 1 ⁇ 2 compared to one type of thin film photoelectric conversion module of the conventional processing, The application member cannot be in contact with each of the two adjacent photoelectric conversion cells, and the reverse bias process cannot be performed.
- Prior art 1 and prior art 2 do not propose how to cope with reverse bias processing for a plurality of types of thin film photoelectric conversion modules having different widths in the serial connection direction of photoelectric conversion cells.
- a reverse bias processing device capable of adjusting the terminal interval can be realized.
- the adjustment width is several hundred ⁇ m or less.
- the substrate used for the thin film solar cell module is generally a large substrate having a side of 500 mm to 1800 mm, and the variation in the width of the photoelectric conversion cells on the large substrate in the series connection direction due to the change in the number of series connections is several mm. Since it is a unit of several tens of mm, the probe device of the prior art 3 cannot cope with it.
- the present invention has been made in view of such a problem, and can be processed automatically in correspondence with a plurality of types of thin film photoelectric conversion modules having different widths in the series connection direction of photoelectric conversion cells while operating. It is an object of the present invention to provide a processing apparatus and a reverse bias processing method using the same.
- a reverse bias processing method for the thin film photoelectric conversion module using the reverse bias processing apparatus According to the width of the photoelectric conversion cell in the first direction, an interval between the pair of terminal portions is adjusted by the interval adjustment unit, and then the two photoelectric conversions adjacent to the pair of terminal portions in the first direction.
- a reverse bias processing method is provided in which a reverse bias voltage is applied between the pair of terminal portions in contact with a cell.
- FIG. 1 is a schematic perspective view showing a thin film photoelectric conversion module that is reverse-biased by the reverse-bias processing apparatus of Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the thin film photoelectric conversion module of FIG. 1 cut in the arrow X direction.
- FIG. 3 is a perspective view showing a reverse bias processing apparatus and a reverse bias processing step according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a partially enlarged view showing the vicinity of the terminal holding portion in the reverse bias processing apparatus of the first embodiment.
- FIG. 5 is a partial cross-sectional view illustrating the structure of the terminal holding portion and the terminal portion in the reverse bias processing apparatus of Embodiment 1.
- FIG. 10 is a perspective view illustrating a reverse bias processing apparatus and a reverse bias processing step according to the third embodiment.
- FIG. 11 is a partial perspective view for explaining that the four rod-shaped terminals fixed to the terminal holding portion in the reverse bias processing apparatus of Embodiment 3 correspond to four cells.
- FIG. 12 is a schematic configuration diagram illustrating a first example of a moving mechanism that employs a ball screw mechanism and interlocks a plurality of voltage application units in the third embodiment.
- FIG. 18 is a partial perspective view showing the interval adjusting unit of the reverse bias processing apparatus of FIG.
- FIG. 19 is a cross-sectional view showing a part of the interval adjusting unit of the reverse bias processing apparatus of FIG.
- FIG. 20 is a block diagram illustrating a thin-film photoelectric conversion module manufacturing apparatus according to Embodiment 5 of the present invention, which includes any one of the reverse bias processing apparatuses according to Embodiments 1 to 4.
- An embodiment of the reverse bias processing apparatus of the present invention is a reverse bias processing apparatus that performs reverse bias processing on a thin film photoelectric conversion module
- the thin film photoelectric conversion module includes a plurality of photoelectric conversion cells in which a first electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a second electrode layer are sequentially stacked on an insulating substrate, and the plurality of photoelectric conversion cells are electrically connected to each other in series.
- the reverse bias processing apparatus includes a pair of terminal portions including a terminal portion that can be in contact with one of two photoelectric conversion cells adjacent in the first direction that is the direction of the series connection and a terminal portion that can be in contact with the other; A power supply unit that applies a reverse bias voltage between the pair of terminal units, an electrical connection unit that electrically connects the power supply unit and the pair of terminal units, and an interval between the pair of terminal units in the first direction.
- An interval adjusting unit for adjusting, and configured to perform a reverse bias process by applying a reverse bias voltage between the two photoelectric conversion cells adjacent in the first direction to the thin film photoelectric conversion module. Yes.
- the reverse bias process will be described.
- By performing reverse bias processing on the photoelectric conversion cell it is possible to determine whether or not there is a short-circuit portion in that portion and to what extent the short-circuit portion is.
- a reverse bias voltage When a reverse bias voltage is applied, almost no current flows when there is no short circuit, but when there is a short circuit, current flows and the short circuit is removed.
- the resistance value of the short circuit portion is very small, heat generation is not sufficient even when current flows, and the short circuit portion cannot be removed.
- By measuring the change over time of the current value that flows when a reverse bias voltage is applied it is possible to classify the short-circuited portion present in the photoelectric conversion cell that is the processing target and determine the repair status as follows. .
- the reverse bias processing apparatus may include a plurality of the terminal portions arranged along the second direction.
- interval adjustment part may be comprised so that adjustment of the space
- the contact position in the second direction of each terminal portion is substantially equal to the short-circuit portion existing in the photoelectric conversion cell that can be removed by the reverse bias processing, and the reverse bias processing is performed without reducing the short-circuit portion removal efficiency. It can be performed.
- the part may have a screwing hole for screwing with the second screwing part. If it does in this way, a pair of above-mentioned terminal holding parts will move to the 1st direction by rotation of the drive shaft.
- this interval adjusting unit a mechanism for adjusting the interval in the first direction of the pair of terminal portions with one motor can be simplified, and the interval adjusting unit can be manufactured at low cost.
- the interval between the pair of terminal portions can be adjusted in a stepless manner. Therefore, reverse bias processing is applied to various types of thin film photoelectric conversion modules having different widths in the first direction of the photoelectric conversion cells. It can be carried out.
- the interval adjusting unit may include a pair of terminal holding units that hold the pair of terminal units, and a drive unit that moves the pair of terminal holding units.
- the terminal holding portions may be engaged with the driving portion so as to be slidable along the first direction.
- interval adjustment part is equipped with the function to adjust the space
- the interval between the pair of terminal portions can be adjusted steplessly, so reverse bias processing is applied to various types of thin film photoelectric conversion modules having different widths in the first direction of the photoelectric conversion cells. It can be carried out.
- the reverse bias processing apparatus may further include an elevating unit that relatively approaches and separates the terminal unit and the photoelectric conversion cell.
- the interval adjusting unit that holds the pair of terminal units may be moved up and down by the lifting unit, or the photoelectric conversion module may be lifted and lowered. From the viewpoint of reducing the size of the elevating unit, it is preferable to elevate the interval adjusting unit using the elevating unit.
- FIG. 1 is a schematic perspective view showing a thin film photoelectric conversion module M1 that is reverse-biased by a reverse bias processing apparatus of FIG. 3 to be described later in Embodiment 1 of the present invention
- FIG. 2 is a thin-film photoelectric conversion module M1 of FIG. It is the schematic sectional drawing which cut
- the thin film photoelectric conversion module M1 will be described, and then the reverse bias processing apparatus will be described.
- the thin film photoelectric conversion module M1 has a strip-like shape in which a first electrode layer 102 as a transparent electrode layer, a photoelectric conversion layer 103, and a second electrode layer 104 as a back electrode layer are stacked in this order on a transparent insulating substrate 101.
- a plurality of photoelectric conversion cells S1 are arranged in parallel, and the plurality of photoelectric conversion cells S1 are electrically connected in series. That is, the string 100 is formed by electrically connecting a plurality of photoelectric conversion cells S1 in series.
- the “photoelectric conversion cell S1” may be simply referred to as “cell S1”.
- the thin film photoelectric conversion module M ⁇ b> 1 of Embodiment 1 has one string 100.
- the transparent insulating substrate 101 a glass substrate having heat resistance and translucency in the subsequent film formation process, a resin substrate such as polyimide, and the like can be used.
- the first electrode layer 102 is made of a transparent conductive film, and for example, SnO 2 , ITO, ZnO, or the like can be used.
- the p-type semiconductor layer is doped with p-type impurity atoms such as boron and aluminum
- the n-type semiconductor layer is doped with n-type impurity atoms such as phosphorus.
- the i-type semiconductor layer may be a completely non-doped semiconductor layer or a semiconductor layer containing a small amount of p-type or n-type impurities.
- “amorphous layer” and “microcrystalline layer” mean amorphous and microcrystalline semiconductor layers, respectively.
- the material of each semiconductor layer forming the photoelectric conversion layer is not particularly limited, for example, made of silicon-based semiconductor, CIS (CuInSe 2) compound semiconductor, CIGS (Cu (In, Ga ) Se 2) compound semiconductor or the like.
- each semiconductor layer is made of a silicon-based semiconductor.
- Silicon-based semiconductor means amorphous or microcrystalline silicon, or a semiconductor in which an impurity such as carbon or germanium is added to amorphous or microcrystalline silicon (silicon carbide, silicon germanium, or the like).
- microcrystalline silicon means silicon in a mixed phase state of crystalline silicon having a small crystal grain size (about several tens to thousands of thousands) and amorphous silicon. Microcrystalline silicon is formed, for example, when a crystalline silicon thin film is manufactured at a low temperature using a non-equilibrium process such as a plasma CVD method.
- the configuration and material of the second electrode layer 104 are not particularly limited, but in one example, the second electrode 104 has a stacked structure in which a transparent conductive film and a metal film are stacked on a photoelectric conversion layer.
- the transparent conductive film is made of SnO 2 , ITO, ZnO or the like.
- the metal film is particularly preferably made of a metal excellent in electrical conductivity and reflection characteristics such as silver and aluminum, or an alloy thereof.
- the transparent conductive film and the metal film can be formed by a method such as CVD, sputtering, or vapor deposition.
- the photoelectric conversion layer 103 is laminated with a film thickness of about 300 to 3000 nm on the first electrode layer 102 separated by the first separation groove 107 by plasma CVD or the like.
- the photoelectric conversion layer 103 is formed by sequentially stacking a p-type silicon semiconductor layer, an i-type silicon semiconductor layer, and an n-type silicon semiconductor layer on the first electrode layer 102. Thereafter, a part of the photoelectric conversion layer 103 is removed at a predetermined interval (about 7 to 18 mm) by a laser scribing device, thereby forming a plurality of contact lines 109.
- the second electrode layer 104 is formed by laminating the transparent conductive layer and the metal layer in this order on the photoelectric conversion layer 103 by a film forming apparatus using a sputtering method, a vapor deposition method, or the like. As a result, the contact line 109 is filled with the second electrode layer 104.
- a plurality of second separation grooves 108 are formed by removing a part of the photoelectric conversion layer 103 and the second electrode layer 104 at a predetermined interval (about 7 to 18 mm) with a laser scribing device.
- the laser scribing apparatus for forming the first separation groove 107, the contact line 109, and the second separation groove 108 is a YAG laser or YVO 4 laser adjusted to a wavelength that is absorbed by a layer to be removed when forming each groove. Is preferably used.
- FIGS. 1 and 2 and FIGS. 3 and 4 to be described later exemplify Embodiment 1 of the present invention, that is, a 6-series thin-film photoelectric conversion module M1 in which 6 cells S1 are connected in series.
- the cell S1 on one end side in the X direction of the string has a shorter dimension in the X direction than the other cells S1, and this cell S1 is not a photoelectric conversion element. Used as an electrode during reverse bias processing described later.
- ⁇ Reverse bias processing device> 3 is a perspective view showing the reverse bias processing apparatus of the first embodiment
- FIG. 4 is a partially enlarged view showing the vicinity of the interval adjusting unit in the reverse bias processing apparatus of the first embodiment
- FIG. 5 is the reverse of the first embodiment. It is a partial plane sectional view explaining the structure of the space
- the reverse bias processing apparatus P1 contacts a pair of terminal portions 20 to which a reverse bias voltage is applied to two photoelectric conversion cells S1 adjacent to each other in a first direction (hereinafter referred to as X direction) which is a series connection direction.
- the reverse bias processing apparatus performs reverse bias processing on the thin film photoelectric conversion module M1.
- the reverse bias processing apparatus P1 includes a pair of terminal portions 20 and an interval adjustment portion E1 that holds the pair of terminal portions 20 so that the interval L1 between the pair of terminal portions 20 can be adjusted. I have. Furthermore, the reverse bias processing apparatus P1 includes a lifting mechanism 30 that lifts and lowers the pair of terminal portions 20 together with the spacing adjustment unit E1, a moving mechanism 40 that moves the spacing adjustment unit E1 together with the lifting mechanism 30 in the X direction, and a constant. A power supply unit (not shown) having an output terminal for outputting a voltage and an electric connection unit (not shown) for electrically connecting the power supply unit and the pair of terminal units 20 are provided.
- one terminal portion 20 includes a comb-shaped portion 21 having a plurality of contact portions 21 a that contact the cell S ⁇ b> 1, and a male screw that protrudes upward from an intermediate position in the longitudinal direction of the upper edge of the comb-shaped portion 21. It has the rod-shaped attachment part 22 which has. The same applies to the other terminal portion 20.
- a pair of insertion holes through which the drive shaft e12 and the guide shaft e13 are inserted are formed between two surfaces facing each other in the X direction, and an elevating mechanism unit 30 described later is provided at the center of the upper surface.
- a cylindrical portion e111 for receiving and connecting the tip of the rod 31 is provided.
- the longitudinal direction intermediate part of the guide shaft e13 is being fixed to the intermediate
- one terminal holding portion 10 is formed in a block shape, and includes a through hole 10 a as a fixing portion that penetrates the center of the upper surface and the lower surface in the vertical direction, and two opposite to the X direction. It has a screw hole 10b and an insertion hole 10c formed through the surface.
- the attachment portion 22 of the terminal portion 20 is inserted into the through hole 10a of the terminal holding portion 10 from the lower surface side, and the male screw of the attachment portion 22 protruding from the upper surface side of the through hole 10a is inserted into the washer and screwed with the nut member. As a result, the terminal portion 20 is fixed to the terminal holding portion 10.
- a concave groove for fitting and fixing the upper edge of the comb-shaped portion 21 of the terminal portion 20 may be formed on the lower surface of the terminal holding portion 10.
- the mounting portions 22 of the pair of terminal portions 20 attached to the pair of terminal holding portions 10 are electrically connected to a pair of output terminals of a power supply unit (not shown) by an electrical connection portion.
- an electric wire that can be bent so as not to hinder the movement of the pair of terminal portions 20 is used as the electrical connection portion. It is done.
- the electrical connection method of an electric wire and the terminal part 20 is not specifically limited.
- the drive shaft e12 protrudes to the other surface side of the both side surfaces of the intermediate block portion e11 and the first male screw portion (first screwing portion) e121 that protrudes to one surface side of the both side surfaces of the intermediate block portion e11. It has the 2nd external thread part (2nd screwing part) e122 formed in the spiral direction opposite to the spiral direction of the 1 external thread part e121.
- 2nd screwing part 2nd screwing part
- the first male screw portion e121 of the drive shaft e12 is threadedly inserted into a screw hole (screwing hole) 10b of one terminal holding portion 10, and one end of the guide shaft e13 is inserted into the insertion hole 10c of one terminal holding portion 10.
- a flange is attached to each end of the drive shaft e12 and the guide shaft e13.
- the pair of terminal holding portions 10 can move in opposite directions in the X direction on both sides of the intermediate block portion e11 in the X direction.
- one drive shaft e12 and one guide shaft e13 are provided, but a plurality of each may be provided.
- the guide shaft e13 is not essential, but is preferably provided to maintain the horizontal position of the terminal holding portion 10. In particular, when a plurality of drive shafts e12 are provided, the horizontal position of the terminal holding portion 10 can be maintained even if the guide shaft e13 is omitted. When there are a plurality of drive shafts e12, each drive shaft e12 may be driven by an individual motor m1 or may be driven by one motor m1 using a relay gear.
- the reverse bias processing method by the reverse bias processing apparatus P1 including the moving mechanism unit 40 is performed as follows, for example. As shown in FIGS. 3 and 4, first, the pair of terminal holding portions 10 are moved in the X direction by the interval adjusting portion E ⁇ b> 1, whereby the interval L ⁇ b> 1 of the pair of terminal portions 20 is subjected to reverse bias processing. Adjustment is made to be the same as the width W1 in the X direction of the cell S1 of the module M1. Next, the pair of terminal portions 20 of the voltage application unit U1 are moved onto the cell S1 to be reverse-biased in the string 100, and the lifting mechanism portion 30 and the pair of terminals together with the interval adjusting portion E1 and the pair of terminal holding portions 10 are moved.
- the part 20 is lowered and brought into contact with the second electrode layers of the two cells S1, and a reverse bias process is performed. At this time, the contact portion 21a of each terminal portion 20 is brought into contact with the intermediate position of the width in the X direction of each cell S1.
- the pair of terminal portions 20 are brought into contact with the second electrode layers 104f1 and 104f2 of the two adjacent cells S1 and S1.
- the second electrode layer 104f1 of one cell S1 is a back electrode on the n-type semiconductor layer side of the photoelectric conversion layer 103.
- the second electrode layer 104f2 of the other cell S1 is electrically connected to the first electrode layer 102f1 on the p-type semiconductor layer side of the photoelectric conversion layer 103 in the one cell S1.
- a potential of + 3V is output to one output terminal of a power supply unit (not shown) having a pair of output terminals, and a potential of 0V is output to the other output terminal, and a voltage of 3V is applied between the second electrode layers 104f1 and 104f2.
- a reverse voltage (reverse bias voltage) of 3 V is applied to the photoelectric conversion layer 103 for 1 second.
- the reverse bias process is terminated, and the second electrode layer at a position shifted by one from the pair of terminal portions 20
- the reverse bias processing of the next cell S1 is performed in contact with 104f2 and 104f3.
- the output voltage of the thin film photoelectric conversion module is proportional to the number of cells connected in series with each other (the number of serial connections). Since the output voltage values of thin film photoelectric conversion modules required as market demands vary, it is possible to make thin film photoelectric conversion modules with various output voltage values in one thin film photoelectric conversion module production line accordingly. It is preferable from the viewpoint of maintaining the operating rate of the production line and flexibility with respect to fluctuations in demand.
- the conversion module M11 is manufactured on a single manufacturing line as a thin film photoelectric conversion module of a different model.
- the substrate size is limited by the specifications of the processing device, the transport device, and the like constituting the production line. Therefore, it is preferable to use substrates of the same size even in different models.
- the substrate sizes of the thin film photoelectric conversion module M1 and the thin film photoelectric conversion module M11 are the same.
- the width W11 in the X direction of the cell S11 of the 12 series thin film photoelectric conversion module M11 is about 1 ⁇ 2 of the width W1 in the X direction of the cell S1 of the 6 series thin film photoelectric conversion module M1.
- 6A is a plan view of a 6-series thin film photoelectric conversion module M1
- FIG. 6B is a plan view of a 12-series thin film photoelectric conversion module M11.
- the second embodiment of the present invention is a modification of the interval adjusting unit E1 in the first embodiment.
- 7A is a front view showing a separated state of the pair of terminal holding portions in the reverse bias processing apparatus of Embodiment 2
- FIG. 7B is a partially sectional front view showing an approaching state of the pair of terminal holding portions.
- the terminal holding portion 10 has a rectangular parallelepiped shape, and the terminal portion 20 is illustrated as a comb shape protruding vertically downward from the terminal holding portion 10.
- the terminal holding portion 110 and the terminal The shape of the part 120 is different from that of the first embodiment, and other configurations are the same as those of the first embodiment.
- points of the second embodiment different from the first embodiment will be mainly described.
- the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Further, description of matters common to the first embodiment may be omitted.
- one (left side) terminal holding portion 110 of the interval adjusting portion E1 is formed in an L-shaped block shape in a front view having a vertical upper portion 110a and a horizontal lower portion 110b, and is formed of a rectangular parallelepiped intermediate block portion e11. Can fit on the left side.
- the vertical upper part 110a has a screw hole screwed into the first male screw part e121 of the drive shaft e12 and an insertion hole for inserting a guide shaft (not shown).
- One (left) terminal portion 120 has a comb-shaped portion 121 having a plurality of contact portions 121a and a rod-shaped mounting portion 122 having a male screw protruding leftward from the longitudinal middle position of the upper edge of the comb-shaped portion 121. And it is the shape which bent the rod-shaped attachment part 22 of the terminal part 20 in Embodiment 1.
- FIG. One terminal portion 120 is fixed to the terminal holding member 110 by inserting the rod-shaped attachment portion 122 into the insertion hole 110b2 of the one terminal holding portion 110 and tightening the male screw with a nut member.
- the other (right side) terminal part 120 has a structure that is opposite to the left and right terminals.
- Embodiment 3 of the present invention is a reverse bias processing apparatus corresponding to the thin film photoelectric conversion module M3 having two or more divided strings 106a to 106f arranged in the second direction (Y direction).
- the two or more divided strings 106a to 106f remove at least the photoelectric conversion layer and the second electrode layer from the one string 100 shown in FIG. 1 and perform the first direction (X direction).
- the dividing groove 105 includes a first dividing groove 105a having a wide width in the Y direction and a second dividing groove 105b having a small width.
- first, one of the photoelectric conversion layer 103 and the second electrode layer 104 of the cell S1 shown in FIG. 1 is formed by a laser scribing method of moving in the X direction while irradiating laser light from the transparent insulating substrate 101 side.
- the first dividing groove 105a is formed by removing the portions at a predetermined interval (about 75 to 250 mm).
- the laser beam is irradiated from the transparent insulating substrate 1 side as described above to form the first divided groove 105a and the second divided groove 105b, thereby forming the divided groove 105. Since the metal mask does not transmit laser light, the portion of the first electrode 102, the photoelectric conversion layer 103, and the second electrode 104 that are covered with the metal mask remain.
- a metal sheet made of aluminum, stainless steel or the like having a thickness of about 1 to 3 mm can be used. As a result, the cells on both ends in the series connection direction (X direction) of the plurality of divided strings 106a to 106f are connected in parallel by the common electrode.
- FIG. 10 is a perspective view showing the reverse bias processing apparatus of the third embodiment
- FIG. 11 shows four rod-shaped terminals fixed to a pair of terminal holding portions in the reverse bias processing apparatus of the third embodiment corresponding to four cells. It is a fragmentary perspective view explaining what to do.
- the reverse bias processing apparatus P3 includes three voltage application units U3 and a moving mechanism unit 340 that moves each voltage application unit U3 in the X direction.
- Each voltage application unit U3 is fixed to each of a lifting mechanism part (for example, an air cylinder) 330, a distance adjusting part E3 that is lifted and lowered by the lifting mechanism part 330, and a pair of terminal holding parts 310 of the distance adjusting part E3.
- a total of four rod-shaped terminal portions 320 are provided, which correspond to two adjacent divided strings.
- the structure of the interval adjustment unit E3 is basically the same as that of the interval adjustment unit E1 in the first embodiment, but the intermediate block portion e31 of the interval adjustment unit E3 and the pair of terminal holding units 310 in the Y direction.
- the length is different in that the length is set longer than the width W3 of the divided string in the Y direction.
- symbol e32 indicates a drive shaft
- symbol e33 indicates a guide shaft, which have the same configuration as that of the first embodiment.
- the terminal holding part 310 has a screw hole screwed into the male screw part of the drive shaft e32 and an insertion hole through which the guide shaft e33 is inserted, and 2 for inserting and fixing the two rod-like terminal parts 320 in the vertical direction.
- Two through holes are provided at positions not intersecting with the screw holes and the insertion holes.
- a male screw is formed at an upper and lower intermediate position of the rod-shaped terminal portion 320, and a female screw is formed above each through hole of the terminal holding portion 310, so that the rod-shaped terminal portion 320 penetrates the terminal holding portion 310.
- the male screw is inserted into the hole from above and fixed by being screwed with the female screw.
- each rod-shaped terminal part 320 can be made to contact
- one voltage application unit U3 corresponds to two adjacent divided strings
- one power supply unit (not shown) corresponds to one voltage application unit U3.
- the two rod-like terminals 320 fixed to one terminal holding part 310 are electrically connected in parallel by a wiring (not shown) and connected to the output terminal of the power supply part, and 2 fixed to the other terminal holding part 310.
- the rod-shaped terminals 320 are electrically connected in parallel by a wiring (not shown) and connected to another output terminal of the power supply unit.
- the moving mechanism unit 340 is connected to the boxes 342 of the three voltage application units U3, and is configured to be able to move each box 342 in the X direction in conjunction or independently.
- the specific configuration of the moving mechanism 340 is not particularly limited, and for example, a ball screw mechanism driven by a motor, a belt wheel mechanism (pulley mechanism), a chain / sprocket mechanism, or the like can be employed. 12 and 13 are exemplified as the ball screw mechanism, and FIGS. 14 and 15 are exemplified as the belt wheel mechanism.
- exemplary details of each moving mechanism will be described.
- FIG. 12 shows a moving mechanism T1 that employs a ball screw mechanism to link a plurality of voltage application units U3.
- This moving mechanism T1 is pivotally pivotable to a cover 341 (see FIG. 10), a pair of parallel fixed pieces 702 fixed to both sides in the X direction on the lower surface of the cover (base) 341, and a pair of fixed pieces 702.
- each voltage application unit U3 is attached to the moving mechanism T1 configured as described above, each second bevel gear 708 is rotated together with the main shaft 707 by the motor m of the moving mechanism T1.
- the screw shafts 703 rotate together with the one bevel gear 705, whereby the voltage application units U3 together with the nut portions 704 move in the X direction simultaneously.
- the reverse bias processing by the reverse bias processing device including the moving mechanism T1 is performed as follows.
- the four rod-shaped terminals 320 of the voltage application unit U3 are moved onto the cell S3 to be reverse-biased of the divided string, and the four rod-shaped terminals 320 are lowered by the elevating drive unit 330, and a pair of rod-shaped rows arranged in the X direction.
- the terminal 320 is brought into contact with the second electrode layer of the two cells S3, and the reverse bias process described in the first embodiment is performed. After the processing, the four rod-shaped terminals 320 are raised, and similarly, the movement, the descent, the reverse bias process, and the rise are repeated to perform the reverse bias process for all the cells S3 (except the last cell S3).
- this reverse bias processing apparatus such reverse bias processing can be performed in parallel for a plurality of divided strings 106a to 106f. Furthermore, the plurality of power supplies corresponding to each voltage application unit U3 can be independently turned ON / OFF, and each voltage application unit U3 can be raised and lowered independently. Therefore, when a difference occurs in the reverse bias processing time depending on the cell S3 of each divided string 106a to 106f, the voltage application unit U3 may be raised by sequentially turning off the power supply unit corresponding to the processed cell S3. . In this way, it is possible to save power and to wait for the next cell S3 to be reverse-biased.
- FIG. 13 shows a moving mechanism T2 that employs a ball screw mechanism and can move a plurality of voltage application units U3 independently.
- the moving mechanism T2 includes a plurality of motors that individually rotate the screw shafts 703 instead of omitting the main shaft 707 having the plurality of second bevel gears 708 and the motor m that rotates the second bevel gears 708 in the moving mechanism T1 described above. m is provided.
- Other configurations of the moving mechanism T2 and the attachment structure with each voltage application unit U3 are the same as those of the moving mechanism T1.
- each voltage application unit U3 can be independently driven and controlled, so that each voltage application unit U3 is moved independently. Can do. Therefore, even if a difference occurs in the reverse bias processing time depending on the cell S3 of each divided string 106a to 106f, each voltage application unit U3 can proceed with the reverse bias processing independently. As a result, it is possible to sequentially turn off the power supply unit of the voltage application unit U3 for which the reverse bias process has been completed, thereby saving power.
- FIG. 14 shows a moving mechanism T3 that employs a belt wheel mechanism to link a plurality of voltage application units U3.
- the moving mechanism T3 includes a cover 341 (see FIG. 10) and a plurality of first to third pulleys 801a, 801b attached to a predetermined position on the lower surface of the cover 341 so as to be rotatable about a vertical axis P.
- the first pulley 801a is the end of the cover 341 on the reverse bias processing start side in the X direction, and is arranged in parallel at a position corresponding to each voltage application unit U3.
- Two second pulleys 801b are on the reverse bias processing end side in the X direction of the cover 341, and two second pulleys 801b are arranged in parallel between positions corresponding to the respective voltage application units U3.
- Two third pulleys 801c are disposed at the end of the reverse bias process end side of the cover 341 in the X direction with respect to the second pulley 801b in the X direction and at positions facing the first pulleys 801a on both sides. And one 3rd pulley 801c rotates with the motor m via the rotating shaft.
- the wire belt 802 is wound around the plurality of first to third pulleys 801a, 801b, and 801c arranged in this way as shown in FIG. 14, so that the straight line of the wire belt 802 is placed at a position corresponding to each voltage application unit U3.
- the parts 802a and 802b are formed in parallel as a pair.
- the pair of linear portions 802a and 802b move in opposite directions as the third pulley 801c rotates in one direction.
- the connecting member 803 is fixed to the same position in the X direction on each straight portion that moves in the same direction (the straight portion 802a in FIG. 14).
- a plurality of guide shafts (not shown) are attached at both ends to a pair of parallel fixing pieces 702 fixed to the lower surface of the cover 341 described in FIG. 12, and two guide shafts are parallel to one voltage application unit U3 and in the X direction. It extends and is arranged. And the upper wall of the box 342 of each voltage application unit U3 is slidably suspended on each pair of guide shafts via a mounting member (not shown).
- the attachment member and the connecting member 803 may be an integrated member.
- each linear portion 802a of the wire belt 802 is moved in the same direction at the same time.
- U3 can be moved simultaneously in the X direction. Therefore, according to the reverse bias processing apparatus including the moving mechanism T3, the reverse bias processing can be performed in parallel on the plurality of divided strings 106a to 106f, similarly to the reverse bias processing apparatus including the moving mechanism T1.
- the power supply unit corresponding to the processed cell S3 is sequentially turned off, and the voltage application unit U3 is raised to save energy and to wait for the next cell S3 to be reverse-biased. be able to.
- each pulley in this moving mechanism T3 may be replaced with a sprocket, and the endless wire belt 802 may be replaced with an endless chain.
- FIG. 15 shows a moving mechanism T4 that employs a belt wheel mechanism and can move a plurality of voltage application units U3 independently.
- the moving mechanism T4 is arranged at the position where the three first pulleys 801a similar to the above-described moving mechanism T3 and the reverse bias processing end side in the X direction of the cover 341 are opposed to the first pulleys 801a.
- each bar-shaped terminal 320 of the voltage application unit U3 is moved onto the cell S3 to be reverse-biased in the adjacent two rows of divided strings, and the four bar-shaped terminals together with the terminal fixing section 310 are moved by the lifting mechanism section 330.
- 320 is lowered and brought into contact with the second electrode layers of the four cells S3, and the reverse bias process is performed as in the first embodiment.
- each rod-shaped terminal 320 is in contact with the intermediate position of the width of the four cells S3 in the X direction and the intermediate position of the width in the Y direction.
- each rod-shaped terminal can be brought into contact with a substantially equal position and a reverse bias voltage can be applied to the short-circuit portion existing between the adjacent cells of the divided string. It can be removed efficiently. Therefore, the time required for the reverse bias process is shortened, and the occurrence rate of the “hot spot phenomenon” can be reduced. Further, the degree of short circuit can be classified as described above based on the data acquired during the reverse bias processing of each cell S3, and it can be easily analyzed in which part the short circuit part is likely to occur. By feeding back the analysis result, it can be used for process improvement such as a film forming process of the photoelectric conversion layer.
- the gap adjusting unit E3 causes the pair of rod-shaped terminal portions 320 adjacent to each other in the X direction.
- the interval is adjusted to the same level as W22.
- each rod-shaped terminal 320 contacts the intermediate position of the width of the four cells S33 in the X direction and the intermediate position of the width in the Y direction.
- a plurality of cells in the divided string can be reverse-biased at a time.
- the number of cells in the X direction of the divided string of the thin film solar cell module to be processed is smaller than the number of terminals in the X direction of the plurality of voltage applying units, only the voltage applying unit corresponding to the cell to be reverse-biased is used. It can be handled by moving it.
- the interval adjusting unit that moves both of the pair of terminal holding units in the X direction is illustrated, but one terminal holding unit is always fixed to the intermediate block unit of the interval adjusting unit, Only the other terminal holding portion may be moved in the X direction.
- the drive shaft and guide shaft on one terminal holding portion side can be omitted, and one terminal holding portion can be integrated with the intermediate block portion, thereby further simplifying the interval adjusting portion.
- a pair of terminal holding part 110 and a pair of terminal part 120 (refer FIG. 7) in Embodiment 2 a pair of terminal holding part 310 in Embodiment 3 and a pair of rod-shaped terminal part 320 adjacent to the X direction are included. It may be formed. Thereby, also in the case of Embodiment 3, it becomes possible to shorten the minimum space
- the reverse bias processing apparatus P4 holds a total of four rod-shaped terminal portions 420 corresponding to two cells S3 adjacent in the X direction and two cells S3 adjacent in the Y direction, and a pair that holds the four rod-shaped terminal portions 420.
- the distance adjusting part E4 having the terminal holding part 410 and the moving mechanism part 440 for moving the distance adjusting part E4 in the Y direction are provided.
- corresponds to the structure of said (6).
- the terminal holding part 410 is formed in a rectangular block shape, and two upper terminals for inserting and fixing the two rod-like terminal parts 420 are used. It has a through hole with a female thread.
- the interval adjusting portion E4 includes a pair of drive shafts e41 and e42 having male screw portions whose spiral directions are opposite to each other, and a pair of holding blocks e43 that rotatably hold both ends of the pair of drive shafts e41 and e42 in parallel.
- the movable connection part e45 is formed in the block shape similar to the terminal holding part 410, and the raising / lowering mechanism part e46 is being fixed to the middle in the longitudinal direction. Further, the rod of the elevating mechanism part e46 passes through the movable connecting part e45 in the vertical direction and is connected to the middle in the longitudinal direction of the terminal holding part 410.
- the moving mechanism unit 440 includes, for example, a pair of beams 441 arranged in parallel on both sides in the Y direction of the interval adjusting unit E4, a guide shaft 442 attached to both ends of the pair of beams 441 in the X direction, and a drive having male screw portions.
- male screw portions are not formed at both ends of the drive shaft 443, and both ends are rotatably supported by insertion holes of the beam 441 via bearings.
- the motor m43 is fixed to one beam 441.
- one (left side) holding block e43 of the gap adjusting portion E4 has a bearing (not shown) that penetrates in the X direction and is not formed with the male screw portions of the pair of drive shafts e41 and e42.
- a screw hole e43c that penetrates in the Y direction and is screwed with the drive shaft 443 at the top.
- the other (right side) holding block e44 of the interval adjusting unit E4 has the same structure as the one holding block e43.
- the pair of movable connecting portions e45 and the pair of terminal holding portions 410 are rotated at the same speed by rotating the pair of drive shafts e41 and e42 of the interval adjusting section E4 in the same direction at the same speed. Move in the same direction (right or left). That is, a pair of terminal holding portions 410 adjacent in the X direction move in the same direction while maintaining a constant interval. Further, by rotating the pair of drive shafts e41 and e42 of the interval adjusting unit E4 in the opposite directions at the same speed, the pair of movable connecting portions e45 and the pair of terminal holding units 410 move in a direction approaching or separating.
- the interval between the pair of terminal holding portions 410 adjacent in the X direction can be adjusted to be short or long. Further, by rotating the drive shaft 443 of the moving mechanism unit 440 forward and backward, the one (right side) holding block e44 reciprocates in the Y direction, so that the entire interval adjusting unit E4 can reciprocate in the Y direction. .
- the reverse bias processing apparatus configured to cope with the reverse bias processing of all the divided strings by moving one interval adjusting unit E4 in the Y direction by the moving mechanism unit 440 is illustrated.
- a plurality of interval adjusting sections E4 corresponding to the divided strings may be provided.
- the moving mechanism 440 may be omitted, and the thin film photoelectric conversion module may be moved in the Y direction with respect to the reverse bias processing apparatus.
- the configuration in which two movable connecting portions e45 are provided in one interval adjusting portion E4 is shown, but three or more movable connecting portions e45 may be provided. In this case, reverse bias processing can be performed between cells of a large number of divided strings at a time, and the reverse bias processing time can be shortened.
- Embodiment 4 you may bend a little in the direction which mutually approaches the contact part front-end
- the reverse bias processing device P and the production control device A are incorporated in the same manufacturing line together with other processing devices, and the whole constitutes a manufacturing device for a thin film photoelectric conversion module.
- reference numeral 1 denotes a carry-in device
- 2 denotes a cleaning device
- 3 denotes a laser trimming device
- 5 denotes an insulation inspection device
- a conveying device between these devices is indicated by an arrow.
- Each processing apparatus is not limited to the arrangement shown in FIG. 20, and a plurality of film forming apparatuses, carry-out apparatuses, and the like may be arranged at the positions indicated by dotted lines.
- the production control apparatus A monitors the status of the entire manufacturing apparatus such as the status of each transport apparatus that transports the substrate and the processing status of the substrate by each processing apparatus, receives information from each apparatus, and based on the information, Control the device. Thereby, a thin film photoelectric conversion module can be manufactured smoothly and automatically.
- the processing process immediately before the reverse bias processing apparatus P is a trimming process in which the laser trimming apparatus 3 forms an insulating region at the peripheral edge of the substrate.
- the production control device A includes a communication unit that transmits / receives to / from each device and a storage unit that transmits / receives to / from the communication unit.
- the storage unit stores various production data such as a process flow of each model of the thin film photoelectric conversion module, manufacturing conditions of each device, a processing history transmitted from each device, and characteristic data measured in the inspection process.
- the 6-series thin film photoelectric conversion module M1 shown in FIG. The production control device A manages that reverse bias processing by the reverse bias processing device P and trimming processing by the laser trimming device 3 are performed through the communication unit.
- the pair of terminal portions 20 corresponds to the width W1 in the series connection direction (X direction) of the cells S1 of the thin film photoelectric conversion module M1 shown in FIG. Is located at a distance. Further, the positional information of the pair of terminal portions 20 is stored in the storage unit of the reverse bias processing apparatus P.
- the position information of the pair of terminal portions 20 is compared with the position information of the pair of terminal portions 20 stored in the storage unit of the reverse bias processing apparatus P.
- the drive control unit determines that adjustment of the interval is not necessary, communicates the model information from the communication unit to the production control device A, and the reverse bias processing device P skips the adjustment of the terminal interval and continues to operate.
- the model information is information of the module M11 in FIG. 6B
- a pair of the reverse bias processing device P is compared with the position information stored in the storage unit of the reverse bias processing device P.
- the drive control unit determines that the interval between the terminal portions 20 needs to be adjusted.
- the interval between the terminal portions can be adjusted along the X direction.
- the interval between the terminal portions can also be adjusted along the Y direction.
- three or more through holes with upper female threads are formed at predetermined intervals in the Y direction in each of the pair of terminal holding portions 410 adjacent in the X direction. If it does in this way, in each terminal holding part 410, one rod-like terminal part 420 is fixed to the penetration hole of one end side, and the other rod-like terminal 420 is replaced with two or more other penetration holes, and the Y direction Can be adjusted.
- interval of the through-hole of a Y direction can be set to the same as the string space
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Abstract
薄膜光電変換モジュールにおける直列接続された隣接する2つの光電変換セルの一方に当接できる端子部および他方に当接できる端子部からなる一対の端子部と、前記一対の端子部間に逆バイアス電圧を印加する電源部と、前記電源部と前記一対の端子部とを電気的に接続する電気接続部と、前記一対の端子部の前記直列接続の方向である第1方向の間隔を調整する間隔調整部とを備える逆バイアス処理装置を用い、前記薄膜光電変換モジュールに対して、前記第1方向に隣接する前記2つの光電変換セル間に逆バイアス電圧を印加して逆バイアス処理を行い、それによって短絡部を飛散させて除去するあるいは酸化して絶縁する。
Description
本発明は、薄膜光電変換モジュールの光電変換セルに逆バイアス処理を行う逆バイアス処理装置およびそれを用いた処理方法に関する。
近年、ガスを原料としてプラズマCVD法により形成される薄膜太陽電池が注目されている。この薄膜太陽電池の例として、シリコン系薄膜からなるシリコン系薄膜太陽電池やCISあるいはCIGS化合物薄膜太陽電池等が挙げられ、開発および生産量の拡大が進められている。
これらの薄膜太陽電池は、プラズマCVD法、スパッタ法または真空蒸着法等により、基板上に透明電極、光電変換層および裏面電極を順次積層して形成される。薄膜太陽電池の場合、2つの電極に挟まれた光電変換層の層厚が薄いため、光電変換層中にピンホールが発生すると容易に電極間に短絡が生じ、これによって発電特性が低下する。
また、薄膜太陽電池は、直列接続されたセルの一部が射影により発電できなくなると、発電できなくなったセルのpn接合に対して逆バイアス方向に、他のセルで発生した電圧が印加される。そのとき、電圧印加されたセル中に短絡部が存在すると、そこに大電流が集中して流れ、大きなジュール熱が発生し局所的に高温となる部位「ホットスポット」が発生する。その結果、短絡部を起点として電極と光電変換層の間で膜の剥離が発生したり、基板が破損するといった現象(いわゆる「ホットスポット現象」)によって欠陥が発生する。
欠陥を有する薄膜太陽電池の特性回復およびホットスポット現象による欠陥の抑制を目的として、逆バイアス処理方法および装置が提案されている。この場合、太陽電池セルの電極間に、ホットスポット現象による欠陥が発生しない範囲の電圧値で逆バイアス電圧を印加することにより、その際に発生したジュール熱により短絡部(ピンホール部分)を飛散させて除去するあるいは酸化して絶縁する。
これらの薄膜太陽電池は、プラズマCVD法、スパッタ法または真空蒸着法等により、基板上に透明電極、光電変換層および裏面電極を順次積層して形成される。薄膜太陽電池の場合、2つの電極に挟まれた光電変換層の層厚が薄いため、光電変換層中にピンホールが発生すると容易に電極間に短絡が生じ、これによって発電特性が低下する。
また、薄膜太陽電池は、直列接続されたセルの一部が射影により発電できなくなると、発電できなくなったセルのpn接合に対して逆バイアス方向に、他のセルで発生した電圧が印加される。そのとき、電圧印加されたセル中に短絡部が存在すると、そこに大電流が集中して流れ、大きなジュール熱が発生し局所的に高温となる部位「ホットスポット」が発生する。その結果、短絡部を起点として電極と光電変換層の間で膜の剥離が発生したり、基板が破損するといった現象(いわゆる「ホットスポット現象」)によって欠陥が発生する。
欠陥を有する薄膜太陽電池の特性回復およびホットスポット現象による欠陥の抑制を目的として、逆バイアス処理方法および装置が提案されている。この場合、太陽電池セルの電極間に、ホットスポット現象による欠陥が発生しない範囲の電圧値で逆バイアス電圧を印加することにより、その際に発生したジュール熱により短絡部(ピンホール部分)を飛散させて除去するあるいは酸化して絶縁する。
従来技術1として、絶縁基板上に第1電極層、光電変換層、第2電極層が順次積層されてなる光電変換セルが複数個互いに直列接続されたストリングを備えた薄膜光電変換モジュールに対する短絡部除去方法および短絡部除去装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この場合、光電変換セルの第1電極層及び第2電極層に対し、逆方向に耐電圧以下の電圧を印加し、短絡部を除去する。またこの場合、一方の光電変換セルの第2電極層は、他方の光電変換セルの第1電極層と接続されているため、他方の光電変換セルに逆方向の耐電圧以下の電圧が印加されることとなる。
従来技術1の短絡部除去方法および装置では、隣接する2つの光電変換セルの第2電極層に、印加部材を接触させる。この印加部材は、複数の点状、もしくは1または複数の線状、もしくは1または複数の面状の接触部を有する。これにより、印加部材から短絡部までの距離が短くなり、第1および第2電極層における電圧降下が少なくなるため、印加電圧の設定と制御が容易かつ安定したものとなり、短絡部の除去を確実に行うことができるとされている。
また、従来技術2として、複数の分割ストリングを形成する工程と、分割ストリングにおける各光電変換セルに逆バイアス電圧を印加して逆バイアス処理する工程とを備えた薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置が開示されている(例えば、特許文献2参照)。複数の分割ストリングを形成する工程では、絶縁基板の表面上に第1電極層、光電変換層および第2電極層が順次積層されてなる光電変換セルが複数個互いに電気的に直列接続されたストリングを形成した後、第1電極層と第2電極層を電気的に絶縁分離する直列接続方向に延びる分割溝によってストリングを複数に分割して、複数の分割ストリングを形成する。
また、従来技術3として、複数のプローブを有する伸縮可能な圧電素子を備えたプローブ装置が開示されている(例えば、特許文献3参照)。このプローブ装置の圧電素子は、前記複数のプローブを絶縁膜を介して挿通させる貫通孔を有する強誘電性ポリマーからなる圧電体と、圧電体における複数のプローブが並ぶ列の方向の両側面に形成された電極とを備え、一対の電極に所定電圧を印加することにより電圧体が前記列方向に伸縮してプローブ間を調整可能に構成されている。
従来技術1および従来技術2に開示された薄膜光電変換モジュールのストリングは、前記のように複数個の光電変換セルが直列接続されてなる。薄膜光電変換モジュールの出力電圧は、互いに直列接続された光電変換セルの数(直列接続数)に比例する。
産業用、家庭用など用途によって要求される出力電圧は異なるため、前記直列接続数を適宜変更することによって、様々な需要に対応する複数機種の薄膜光電変換モジュールを製造することができる。
ここで、薄膜光電変換モジュールの製造ラインにおいては、製造装置の稼働率向上、設備投資抑制、需給変動へ対応する柔軟性などの観点から、一つの製造ラインで異なる複数機種の薄膜光電変換モジュールを製造することが好ましい。
従って、薄膜太陽電池の製造ラインに含まれる各製造装置において、1つの製造装置で直列接続数の異なる複数機種の薄膜光電変換モジュールを自動処理できることが好ましい。
産業用、家庭用など用途によって要求される出力電圧は異なるため、前記直列接続数を適宜変更することによって、様々な需要に対応する複数機種の薄膜光電変換モジュールを製造することができる。
ここで、薄膜光電変換モジュールの製造ラインにおいては、製造装置の稼働率向上、設備投資抑制、需給変動へ対応する柔軟性などの観点から、一つの製造ラインで異なる複数機種の薄膜光電変換モジュールを製造することが好ましい。
従って、薄膜太陽電池の製造ラインに含まれる各製造装置において、1つの製造装置で直列接続数の異なる複数機種の薄膜光電変換モジュールを自動処理できることが好ましい。
一つの製造ラインで製造できる薄膜光電変換モジュールの基板サイズは、処理装置および搬送装置の仕様によって概ね定まっている。したがって、直列接続数が異なる複数機種の薄膜光電変換モジュールを同じ製造ラインで製造する場合は、概ね同じサイズの基板を用いた光電変換モジュールのストリングの直列接続方向の分割数(直列接続数)を変更する。それに伴い、直列接続数によって各光電変換セルの直列接続の方向の幅が変動する。具体的には、薄膜光電変換モジュールのストリングの直列接続方向の分割数が増えるほど、各光電変換セルの直列接続方向の幅が狭くなる。
したがって、薄膜光電変換モジュールの製造ラインに含まれる逆バイアス処理装置は、光電変換セルの直列接続方向の幅が異なる複数機種の光電変換モジュールを処理することになる。特許文献2に開示されている従来の逆バイアス処理装置において、直列接続方向に隣接する2つの光電変換セルに逆バイアス電圧を印加する一対の印加部材が、薄膜光電変換モジュールの隣接する2つの光電変換セルの中央部に当接するように、一対の印加部材の間隔は一定間隔に固定されている。そのため、次のような問題が発生する。
したがって、薄膜光電変換モジュールの製造ラインに含まれる逆バイアス処理装置は、光電変換セルの直列接続方向の幅が異なる複数機種の光電変換モジュールを処理することになる。特許文献2に開示されている従来の逆バイアス処理装置において、直列接続方向に隣接する2つの光電変換セルに逆バイアス電圧を印加する一対の印加部材が、薄膜光電変換モジュールの隣接する2つの光電変換セルの中央部に当接するように、一対の印加部材の間隔は一定間隔に固定されている。そのため、次のような問題が発生する。
すなわち、前記薄膜光電変換モジュールの各光電変換セルの幅とは異なる幅を持つ他の機種の薄膜光電変換モジュールを逆バイアス処理するとき、上記の逆バイアス処理装置の印加部材は、他の機種の薄膜光電変換モジュールの隣接する2つの光電変換セルの中央位置から離れた位置に当接することになる。印加部材の当接位置から短絡部が離れるほど、電圧降下によって逆バイアス処理による短絡部の除去効率が低下する。1回の逆バイアス処理にかかる時間は、印加部材の当接部から最も離れた位置に存在する短絡部に律速されるので、印加部材の当接位置が各光電変換セルの中央位置から離れるほど、光電変換モジュールでの逆バイアス処理にかかる時間が長くなる。
さらに、当接部から離れた位置への短絡部に対する逆バイアス処理が不完全となり、それによって短絡部が残ることで、逆バイアス処理による特性回復が十分でないことや、ホットスポットとなりうる短絡部が残留する恐れがある。
さらに、当接部から離れた位置への短絡部に対する逆バイアス処理が不完全となり、それによって短絡部が残ることで、逆バイアス処理による特性回復が十分でないことや、ホットスポットとなりうる短絡部が残留する恐れがある。
また、従来処理していたある一つの機種の薄膜光電変換モジュールと比べて、他の機種の薄膜光電変換モジュールの光電変換セルの直列接続方向の幅が1/2より小さくなった場合は、一対の印加部材は、隣接する2つの光電変換セルそれぞれに対して当接できなくなり、逆バイアス処理ができなくなる。
従来技術1および従来技術2では、光電変換セルの直列接続方向の幅が異なる複数機種の薄膜光電変換モジュールへの逆バイアス処理にどのように対応するかまでは提案されていない。
一方、従来技術3のプローブ装置を従来技術2の逆バイアス処理装置と組み合わせることで、端子間隔を調整できる逆バイアス処理装置が実現できる。しかしながら、このプローブ装置は圧電素子によってプローブ間隔を調整するため、その調整幅は数百μm以下である。これに対し、薄膜太陽電池モジュールに用いられる基板は一辺500mm~1800mmの大型基板が一般的であり、直列接続数の変更による大型基板上の光電変換セルの直列接続方向の幅の変動は数mm~数十mmの単位であるため、従来技術3のプローブ装置では対応することができない。
一方、従来技術3のプローブ装置を従来技術2の逆バイアス処理装置と組み合わせることで、端子間隔を調整できる逆バイアス処理装置が実現できる。しかしながら、このプローブ装置は圧電素子によってプローブ間隔を調整するため、その調整幅は数百μm以下である。これに対し、薄膜太陽電池モジュールに用いられる基板は一辺500mm~1800mmの大型基板が一般的であり、直列接続数の変更による大型基板上の光電変換セルの直列接続方向の幅の変動は数mm~数十mmの単位であるため、従来技術3のプローブ装置では対応することができない。
本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであり、稼動したまま自動で、光電変換セルの直列接続方向の幅が異なる複数機種の薄膜光電変換モジュールに対応して処理できる、逆バイアス処理装置およびそれを用いた逆バイアス処理方法を提供することを目的とする。
かくして、本発明によれば、薄膜光電変換モジュールに対して逆バイアス処理を行う逆バイアス処理装置であって、
前記薄膜光電変換モジュールは、絶縁基板上に第1電極層、光電変換層および第2電極層が順次積層された複数の光電変換セルを有すると共に、複数の光電変換セルが互いに電気的に直列接続されてなるストリングを有し、
前記逆バイアス処理装置は、前記直列接続の方向である第1方向に隣接する2つの光電変換セルの一方に当接できる端子部および他方に当接できる端子部からなる一対の端子部と、前記一対の端子部間に逆バイアス電圧を印加する電源部と、前記電源部と前記一対の端子部とを電気的に接続する電気接続部と、前記一対の端子部の前記第1方向の間隔を調整する間隔調整部とを備え、前記薄膜光電変換モジュールに対して、前記第1方向に隣接する前記2つの光電変換セル間に逆バイアス電圧を印加して逆バイアス処理を行うように構成されている、逆バイアス処理装置が提供される。
前記薄膜光電変換モジュールは、絶縁基板上に第1電極層、光電変換層および第2電極層が順次積層された複数の光電変換セルを有すると共に、複数の光電変換セルが互いに電気的に直列接続されてなるストリングを有し、
前記逆バイアス処理装置は、前記直列接続の方向である第1方向に隣接する2つの光電変換セルの一方に当接できる端子部および他方に当接できる端子部からなる一対の端子部と、前記一対の端子部間に逆バイアス電圧を印加する電源部と、前記電源部と前記一対の端子部とを電気的に接続する電気接続部と、前記一対の端子部の前記第1方向の間隔を調整する間隔調整部とを備え、前記薄膜光電変換モジュールに対して、前記第1方向に隣接する前記2つの光電変換セル間に逆バイアス電圧を印加して逆バイアス処理を行うように構成されている、逆バイアス処理装置が提供される。
また、本発明の別の観点によれば、前記逆バイアス処理装置を用いた前記薄膜光電変換モジュールの逆バイアス処理方法であって、
前記光電変換セルの前記第1方向の幅に応じて、前記一対の端子部の間隔を前記間隔調整部により調整してから、前記一対の端子部を前記第1方向に隣接する2つの光電変換セルに当接させて前記一対の端子部間に逆バイアス電圧を印加する、逆バイアス処理方法が提供される。
前記光電変換セルの前記第1方向の幅に応じて、前記一対の端子部の間隔を前記間隔調整部により調整してから、前記一対の端子部を前記第1方向に隣接する2つの光電変換セルに当接させて前記一対の端子部間に逆バイアス電圧を印加する、逆バイアス処理方法が提供される。
また、本発明のさらに別の観点によれば、前記逆バイアス処理装置と、該逆バイアス処理装置と電気的に接続された生産制御装置とを備え、
前記生産制御装置は、逆バイアス処理される前の薄膜光電変換モジュールについて、各列のストリングにおける光電変換セルの第1方向の幅を含む機種情報を前記逆バイアス処理装置に送信するよう構成され、
前記逆バイアス処理装置は、前記機種情報に基づいて、前記第1方向の幅に応じて前記一対の端子部の間隔を調整するよう前記間隔調整部の駆動を制御するよう構成されている、薄膜光電変換モジュールの製造装置が提供される。
前記生産制御装置は、逆バイアス処理される前の薄膜光電変換モジュールについて、各列のストリングにおける光電変換セルの第1方向の幅を含む機種情報を前記逆バイアス処理装置に送信するよう構成され、
前記逆バイアス処理装置は、前記機種情報に基づいて、前記第1方向の幅に応じて前記一対の端子部の間隔を調整するよう前記間隔調整部の駆動を制御するよう構成されている、薄膜光電変換モジュールの製造装置が提供される。
また、本発明のさらに別の観点によれば、前記薄膜光電変換モジュールの製造装置を用いた薄膜太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記生産制御装置が、逆バイアス処理直前の薄膜光電変換モジュールの前記各列のストリングにおける光電変換セルの第1方向の幅を含む機種情報を前記逆バイアス処理装置に送信し、
前記逆バイアス処理装置が、前記機種情報に基づいて、前記第1方向の幅に応じて前記一対の端子部の間隔を調整するよう前記間隔調整部の駆動を制御する、薄膜光電変換モジュールの製造方法が提供される。
前記生産制御装置が、逆バイアス処理直前の薄膜光電変換モジュールの前記各列のストリングにおける光電変換セルの第1方向の幅を含む機種情報を前記逆バイアス処理装置に送信し、
前記逆バイアス処理装置が、前記機種情報に基づいて、前記第1方向の幅に応じて前記一対の端子部の間隔を調整するよう前記間隔調整部の駆動を制御する、薄膜光電変換モジュールの製造方法が提供される。
また、本発明のさらに別の観点によれば、前記逆バイアス処理方法を行う、薄膜光電変換モジュールの製造方法が提供される。
また、本発明のさらに別の観点によれば、前記薄膜光電変換モジュールの製造方法によって製造された、薄膜光電変換モジュールが提供される。
また、本発明のさらに別の観点によれば、前記薄膜光電変換モジュールの製造方法によって製造された、薄膜光電変換モジュールが提供される。
本発明の逆バイアス処理装置によれば、一対の端子部の間隔を調整する間隔調整部を備えているため、ストリングの直列接続方向の分割数が異なる複数機種の薄膜光電変換モジュールそれぞれに自動で対応して逆バイアス処理を行うことができ、薄膜光電変換モジュールの生産性を向上させることができる。
本発明の逆バイアス処理装置の実施形態は、薄膜光電変換モジュールに対して逆バイアス処理を行う逆バイアス処理装置であって、
前記薄膜光電変換モジュールは、絶縁基板上に第1電極層、光電変換層および第2電極層が順次積層された複数の光電変換セルを有すると共に、複数の光電変換セルが互いに電気的に直列接続されてなるストリングを有し、
前記逆バイアス処理装置は、前記直列接続の方向である第1方向に隣接する2つの光電変換セルの一方に当接できる端子部および他方に当接できる端子部からなる一対の端子部と、前記一対の端子部間に逆バイアス電圧を印加する電源部と、前記電源部と前記一対の端子部とを電気的に接続する電気接続部と、前記一対の端子部の前記第1方向の間隔を調整する間隔調整部とを備え、前記薄膜光電変換モジュールに対して、前記第1方向に隣接する前記2つの光電変換セル間に逆バイアス電圧を印加して逆バイアス処理を行うように構成されている。
前記薄膜光電変換モジュールは、絶縁基板上に第1電極層、光電変換層および第2電極層が順次積層された複数の光電変換セルを有すると共に、複数の光電変換セルが互いに電気的に直列接続されてなるストリングを有し、
前記逆バイアス処理装置は、前記直列接続の方向である第1方向に隣接する2つの光電変換セルの一方に当接できる端子部および他方に当接できる端子部からなる一対の端子部と、前記一対の端子部間に逆バイアス電圧を印加する電源部と、前記電源部と前記一対の端子部とを電気的に接続する電気接続部と、前記一対の端子部の前記第1方向の間隔を調整する間隔調整部とを備え、前記薄膜光電変換モジュールに対して、前記第1方向に隣接する前記2つの光電変換セル間に逆バイアス電圧を印加して逆バイアス処理を行うように構成されている。
ここで、逆バイアス処理について説明する。
光電変換セルを逆バイアス処理することによって、その部分に短絡部が存在するか否か、短絡部がどの程度のものであるかを判断することができる。
逆バイアス電圧を印加した場合において、短絡部が存在しないときは電流がほとんど流れないが、短絡部が存在するときは電流が流れて短絡部が除去される。しかし、短絡部の抵抗値が非常に小さい場合には、電流が流れても発熱が十分でなく、その短絡部を除去できない。
逆バイアス電圧を印加したときに流れる電流値の経時変化を測定することにより、以下のように被処理部である光電変換セルに存在する短絡部を分類したり、修復状況を判断することができる。
光電変換セルを逆バイアス処理することによって、その部分に短絡部が存在するか否か、短絡部がどの程度のものであるかを判断することができる。
逆バイアス電圧を印加した場合において、短絡部が存在しないときは電流がほとんど流れないが、短絡部が存在するときは電流が流れて短絡部が除去される。しかし、短絡部の抵抗値が非常に小さい場合には、電流が流れても発熱が十分でなく、その短絡部を除去できない。
逆バイアス電圧を印加したときに流れる電流値の経時変化を測定することにより、以下のように被処理部である光電変換セルに存在する短絡部を分類したり、修復状況を判断することができる。
(I)一定値(例えば5V)の逆バイアス電圧印加時に流れる電流値が規定値以下であれば短絡部が存在しない。
(II)一定値(例えば5V)の逆バイアス電圧印加開始時には、規定値より大きな電流が流れたが徐々に電流が減少し最終的には規定値以下となったときは、短絡部が除去されたと判断できる。また、逆バイアス電圧印加開始時に流れる電流値によって、短絡部の抵抗値を算出することができ、短絡の程度を分類することができる。
(III)一定値(例えば5V)の逆バイアス電圧を所定時間(例えば数秒程度)印加しても電流値が規定値以下にならない場合には、短絡部の抵抗値が小さく除去不可能なものと判断することができる。
本発明の実施形態は、以上のような測定結果をストリングにおける光電変換セル毎に取得することができ、薄膜光電変換モジュールの不良解析が容易となる。
(II)一定値(例えば5V)の逆バイアス電圧印加開始時には、規定値より大きな電流が流れたが徐々に電流が減少し最終的には規定値以下となったときは、短絡部が除去されたと判断できる。また、逆バイアス電圧印加開始時に流れる電流値によって、短絡部の抵抗値を算出することができ、短絡の程度を分類することができる。
(III)一定値(例えば5V)の逆バイアス電圧を所定時間(例えば数秒程度)印加しても電流値が規定値以下にならない場合には、短絡部の抵抗値が小さく除去不可能なものと判断することができる。
本発明の実施形態は、以上のような測定結果をストリングにおける光電変換セル毎に取得することができ、薄膜光電変換モジュールの不良解析が容易となる。
本発明に適用される薄膜光電変換モジュールの実施形態は、絶縁基板上に第1電極層、光電変換層および第2電極層が順次積層されてなる光電変換セルが複数集積された構造のものであれば特に限定されず、光電変換層としてはpn接合型、pin接合型、ヘテロ接合型、pnまたはpin接合が複数重ねられたタンデム構造型等が挙げられる。また、本発明の実施形態は、絶縁基板として透明基板を使用したスーパーストレート型の薄膜光電変換モジュールと、不透明基板を使用したサブストレート型の薄膜光電変換モジュールの両方に適用可能である。
また、本発明に適用される薄膜光電変換モジュールの実施形態は、複数個の光電変換セルが互いに電気的に直列接続されてなるストリングを1つ以上有する薄膜光電変換モジュールである。
また、本発明に適用される薄膜光電変換モジュールの実施形態は、複数個の光電変換セルが互いに電気的に直列接続されてなるストリングを1つ以上有する薄膜光電変換モジュールである。
本発明の逆バイアス処理装置の実施形態は、次のように構成されていてもよい。
(1)前記端子部が、前記光電変換セルに複数個所で当接できるように構成されていてもよい。
薄膜光電変換モジュールのストリング数が1つの場合、各光電変換セルは、絶縁基板の外周部付近まで第2方向に延びた長い形に形成される。前記(1)の構成によれば、このような長い形の光電変換セルを逆バイアス処理する場合、隣接する2つの光電変換セルの長手方向の複数個所と接触した一対の端子部と、光電変換セルの間に存在する短絡部との距離が短くなる。そのため、短絡部の除去効率を高くすることができ逆バイアス処理を短時間で行うことができる。なお、光電変換セルに複数個所で当接できる端子部としては、例えば、櫛形の端子部を例示することができる。あるいは、1つの光電変換セルに対して1列に並んだ複数の端子部を接触させるようにしてもよい。
(1)前記端子部が、前記光電変換セルに複数個所で当接できるように構成されていてもよい。
薄膜光電変換モジュールのストリング数が1つの場合、各光電変換セルは、絶縁基板の外周部付近まで第2方向に延びた長い形に形成される。前記(1)の構成によれば、このような長い形の光電変換セルを逆バイアス処理する場合、隣接する2つの光電変換セルの長手方向の複数個所と接触した一対の端子部と、光電変換セルの間に存在する短絡部との距離が短くなる。そのため、短絡部の除去効率を高くすることができ逆バイアス処理を短時間で行うことができる。なお、光電変換セルに複数個所で当接できる端子部としては、例えば、櫛形の端子部を例示することができる。あるいは、1つの光電変換セルに対して1列に並んだ複数の端子部を接触させるようにしてもよい。
(2)前記ストリングが、複数本の分割ストリングからなってもよい。この場合、複数本の前記分割ストリングは、少なくとも前記光電変換層および前記第2電極層を部分的に除去して形成された前記第1方向に延びる分割溝により、前記第1方向に直交する第2方向に並んで形成されている。
そしてこの場合、前記端子部が、前記各分割ストリングにおける各光電変換セルに対応するように一対以上設けられていてもよい。
このようにすれば、第2方向に並ぶ複数のストリングを有する複数機種の薄膜光電変換モジュールに逆バイアス処理を行うことができる。また、各分割ストリングにおける各光電変換セルに対応するように二対以上の端子部が設けられた場合は、1回の逆バイアス処理につき、各端子部を2つ以上の分割ストリングにおける4つ以上の光電変換セルに当接させることができる。
そしてこの場合、前記端子部が、前記各分割ストリングにおける各光電変換セルに対応するように一対以上設けられていてもよい。
このようにすれば、第2方向に並ぶ複数のストリングを有する複数機種の薄膜光電変換モジュールに逆バイアス処理を行うことができる。また、各分割ストリングにおける各光電変換セルに対応するように二対以上の端子部が設けられた場合は、1回の逆バイアス処理につき、各端子部を2つ以上の分割ストリングにおける4つ以上の光電変換セルに当接させることができる。
(3)前記(2)の場合、逆バイアス処理装置は、前記第2方向に沿って並んだ複数の前記端子部を有してもよい。また、前記間隔調整部は、前記分割ストリングにおける各光電変換セルの前記第2方向の幅に応じて、前記第2方向に隣接する2つの端子部の間隔を調整可能に構成されてもよい。
このようにすれば、分割ストリングの数が異なる複数機種の薄膜光電変換モジュールに対応することができる。
このようにすれば、分割ストリングの数が異なる複数機種の薄膜光電変換モジュールに対応することができる。
(4)前記(2)の場合、逆バイアス処理装置は、前記第2方向に沿って並んだ複数の前記端子部を有してもよい。また、前記複数の端子部の間隔が、前記分割ストリングにおける各光電変換セルの前記第2方向の幅と同じであってもよい。つまり、この場合、第2方向に隣接する二対以上の端子部が設けられており、第2方向に隣接する端子部間の間隔と光電変換セルの第2方向の幅を同じにすることができる。
このようにすれば、逆バイアス処理毎に、各端子部を各光電変換セルの第2方向の幅の中間位置に当接させることができる。つまり、逆バイアス処理で除去できる光電変換セルに存在する短絡部に対して、各端子部の第2方向での当接位置が概ね均等となり、短絡部の除去効率を低下させることなく逆バイアス処理を行うことができる。
このようにすれば、逆バイアス処理毎に、各端子部を各光電変換セルの第2方向の幅の中間位置に当接させることができる。つまり、逆バイアス処理で除去できる光電変換セルに存在する短絡部に対して、各端子部の第2方向での当接位置が概ね均等となり、短絡部の除去効率を低下させることなく逆バイアス処理を行うことができる。
(5)前記間隔調整部は、中間部と、前記中間部の前記第1方向の両端側に配置されて前記一対の端子部を固定する一対の端子保持部と、前記一対の端子保持部を前記第1方向に移動させる駆動部とを備えてもよい。
そしてこの場合、逆バイアス処理装置は、前記駆動部によって、前記一対の端子保持部が第1方向に沿って互いに離間する方向または互いに接近する方向に切り換わって移動できるように構成されてもよい。
この間隔調整部によれば、一対の端子部を所定間隔に維持した状態で第1方向に移動させる移動機構を中間部に連結することができるため、間隔調整部と移動機構とを個別に作製することができる。したがって、間隔調整部の構造および移動機構の構造を個別に簡素化することができる。なお、移動機構としては、ロボットアーム、ボールねじ機構、ベルト車機構等を用いることができる。
そしてこの場合、逆バイアス処理装置は、前記駆動部によって、前記一対の端子保持部が第1方向に沿って互いに離間する方向または互いに接近する方向に切り換わって移動できるように構成されてもよい。
この間隔調整部によれば、一対の端子部を所定間隔に維持した状態で第1方向に移動させる移動機構を中間部に連結することができるため、間隔調整部と移動機構とを個別に作製することができる。したがって、間隔調整部の構造および移動機構の構造を個別に簡素化することができる。なお、移動機構としては、ロボットアーム、ボールねじ機構、ベルト車機構等を用いることができる。
(6)前記(5)の場合、前記駆動部は、駆動するモータと、前記モータによって回動するように前記中間部の前記第1方向の両側面から第1方向に突出して設けられた雄ネジ部を有する駆動シャフトと、水平を保って前記端子保持部を前記第1方向に摺動させるガイド部とを備えてもよい。
この場合、前記駆動シャフトは、前記中間部の前記両側面の一面側へ突出した第1螺合部と、他面側へ突出した第2螺合部とを有してもよい。
またこの場合、前記一対の端子保持部はそれぞれ端子部を固定できる固定部を有すると共に、一方の端子保持部は前記第1螺合部と螺合する螺合孔を有し、他方の端子保持部は前記第2螺合部と螺合する螺合孔を有してもよい。
このようにすれば、前記一対の端子保持部が、前記駆動シャフトの回動により前記第1方向に移動する。
この間隔調整部によれば、1つのモータで一対の端子部の第1方向の間隔を調整する機構を簡素化することができ、間隔調整部を低コストにて作製できる。
また、この間隔調整部によれば、一対の端子部の間隔を無段階で調整することができるため、光電変換セルの第1方向の幅が異なる多機種の薄膜光電変換モジュールに逆バイアス処理を行うことができる。
この場合、前記駆動シャフトは、前記中間部の前記両側面の一面側へ突出した第1螺合部と、他面側へ突出した第2螺合部とを有してもよい。
またこの場合、前記一対の端子保持部はそれぞれ端子部を固定できる固定部を有すると共に、一方の端子保持部は前記第1螺合部と螺合する螺合孔を有し、他方の端子保持部は前記第2螺合部と螺合する螺合孔を有してもよい。
このようにすれば、前記一対の端子保持部が、前記駆動シャフトの回動により前記第1方向に移動する。
この間隔調整部によれば、1つのモータで一対の端子部の第1方向の間隔を調整する機構を簡素化することができ、間隔調整部を低コストにて作製できる。
また、この間隔調整部によれば、一対の端子部の間隔を無段階で調整することができるため、光電変換セルの第1方向の幅が異なる多機種の薄膜光電変換モジュールに逆バイアス処理を行うことができる。
(7)前記間隔調整部は、前記一対の端子部を保持する一対の端子保持部と、前記一対の端子保持部を移動させる駆動部とを備えてもよい。
また、前記端子保持部がそれぞれ前記第1方向に沿って摺動可能に前記駆動部に係合されてもよい。
この間隔調整部は、一対の端子部の間隔を調整する機能と、一対の端子部を所定間隔に維持した状態で第1方向に移動させる機能を備える。そのため、前記(4)間隔調整部の中間部、および一対の端子部を所定間隔に維持した状態で第1方向に移動させる移動機構が不要となる。
また、この間隔調整部の場合も、一対の端子部の間隔を無段階で調整することができるため、光電変換セルの第1方向の幅が異なる多機種の薄膜光電変換モジュールに逆バイアス処理を行うことができる。
また、前記端子保持部がそれぞれ前記第1方向に沿って摺動可能に前記駆動部に係合されてもよい。
この間隔調整部は、一対の端子部の間隔を調整する機能と、一対の端子部を所定間隔に維持した状態で第1方向に移動させる機能を備える。そのため、前記(4)間隔調整部の中間部、および一対の端子部を所定間隔に維持した状態で第1方向に移動させる移動機構が不要となる。
また、この間隔調整部の場合も、一対の端子部の間隔を無段階で調整することができるため、光電変換セルの第1方向の幅が異なる多機種の薄膜光電変換モジュールに逆バイアス処理を行うことができる。
(8)前記(6)の場合、前記一対の端子保持部は、複数の前記端子部を前記第2方向に沿って並列させて固定するための複数の前記固定部をそれぞれ有してもよい。このようにすれば、第2方向に並ぶ複数のストリングを有する複数機種の薄膜光電変換モジュールに逆バイアス処理を行う場合でも、複数の端子保持部およびこれらを移動させる機構部を個別に設ける必要がなくなり、逆バイアス処理装置の構造を簡素化できる。この場合、1つの端子保持部は、第2方向に隣接する光電変換セルに対応する複数の端子部を複数の固定部に取り付けることができ、端子保持部から端子部以外の個所へ漏電し難くするために固定部あるいは端子保持部全体を絶縁性材料にて形成することが好ましい。
(9)前記電気接続部が、屈曲可能な電線からなり、前記間隔調整部の動作を妨げないように構成されてもよい。
このようにすれば、間隔調整部の動作を妨げることなく電気接続部の構成を簡素化できる。
このようにすれば、間隔調整部の動作を妨げることなく電気接続部の構成を簡素化できる。
(10)前記逆バイアス処理装置が、前記端子部と前記光電変換セルとを相対的に接近離間させる昇降部をさらに備えてもよい。
この場合、昇降部によって、一対の端子部を保持する間隔調整部を昇降させてもよく、あるいは光電変換モジュールを昇降させてもよい。昇降部を小型化できる観点から、昇降部によって間隔調整部を昇降させることが好ましい。
この場合、昇降部によって、一対の端子部を保持する間隔調整部を昇降させてもよく、あるいは光電変換モジュールを昇降させてもよい。昇降部を小型化できる観点から、昇降部によって間隔調整部を昇降させることが好ましい。
(11)前記間隔調整部が、前記一対の端子部の間隔を1~200mmの範囲で調整可能に構成されていることが好ましい。
このようにすれば、光電変換セルの第1方向の幅が1~200mmに変動した多機種の薄膜光電変換モジュールに対応できる逆バイアス処理手段を得ることができる。
このようにすれば、光電変換セルの第1方向の幅が1~200mmに変動した多機種の薄膜光電変換モジュールに対応できる逆バイアス処理手段を得ることができる。
以下、図面を参照しながら本発明の各種実施形態を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
(実施形態1)
図1は本発明の実施形態1において、後述する図3の逆バイアス処理装置によって逆バイアス処理される薄膜光電変換モジュールM1を示す概略斜視図であり、図2は図1の薄膜光電変換モジュールM1を矢印X方向に切断した概略断面図である。
まず、薄膜光電変換モジュールM1について説明し、その後で逆バイアス処理装置について説明する。
図1は本発明の実施形態1において、後述する図3の逆バイアス処理装置によって逆バイアス処理される薄膜光電変換モジュールM1を示す概略斜視図であり、図2は図1の薄膜光電変換モジュールM1を矢印X方向に切断した概略断面図である。
まず、薄膜光電変換モジュールM1について説明し、その後で逆バイアス処理装置について説明する。
〈薄膜光電変換モジュール〉
薄膜光電変換モジュールM1は、透明絶縁基板101上に、透明電極層としての第1電極層102、光電変換層103、および裏面電極層としての第2電極層104がこの順序で積層された帯状の光電変換セルS1が複数並列し、かつ複数の光電変換セルS1が電気的に直列接続して構成されている。すなわち、複数の光電変換セルS1が電気的に直列接続することによりストリング100が形成されている。
以下、「光電変換セルS1」を単に「セルS1」と称する場合がある。実施形態1の薄膜光電変換モジュールM1は1つのストリング100を有している。
薄膜光電変換モジュールM1は、透明絶縁基板101上に、透明電極層としての第1電極層102、光電変換層103、および裏面電極層としての第2電極層104がこの順序で積層された帯状の光電変換セルS1が複数並列し、かつ複数の光電変換セルS1が電気的に直列接続して構成されている。すなわち、複数の光電変換セルS1が電気的に直列接続することによりストリング100が形成されている。
以下、「光電変換セルS1」を単に「セルS1」と称する場合がある。実施形態1の薄膜光電変換モジュールM1は1つのストリング100を有している。
このストリング100は、次のように構成されている。
隣接する2つのセルS1における透明電極層102は、光電変換層103で埋められた第1分離溝107によって相互に分離されている。また、隣接する2つのセルS1における光電変換層103および裏面電極層105は第2分離溝108によって分離されている。そして、レーザスクライブ法などを用いた加工装置によって光電変換層103が除去された部分であるコンタクトライン109を通って、一のセルS1の第2電極層104が隣接する他のセルS1の第1電極層102に接続されている。これにより、複数のセルS1が電気的に直列に接続されている。なお、図1において、符号111は隣接する2つのセルS1の間の集積部を表している。
隣接する2つのセルS1における透明電極層102は、光電変換層103で埋められた第1分離溝107によって相互に分離されている。また、隣接する2つのセルS1における光電変換層103および裏面電極層105は第2分離溝108によって分離されている。そして、レーザスクライブ法などを用いた加工装置によって光電変換層103が除去された部分であるコンタクトライン109を通って、一のセルS1の第2電極層104が隣接する他のセルS1の第1電極層102に接続されている。これにより、複数のセルS1が電気的に直列に接続されている。なお、図1において、符号111は隣接する2つのセルS1の間の集積部を表している。
透明絶縁基板101としては、以降の膜形成プロセスにおける耐熱性及び透光性を有するガラス基板、ポリイミド等の樹脂基板等が使用可能である。また、第1電極層102は透明導電膜からなり、例えば、SnO2、ITO、ZnOなどを用いることができる。
p型半導体層には、ボロン、アルミニウム等のp型不純物原子がドープされており、n型半導体層にはリン等のn型不純物原子がドープされている。i型半導体層は、完全にノンドープである半導体層であってもよく、微量のp型またはn型の不純物を含む半導体層であってもよい。なお、本明細書において、「非晶質層」及び「微結晶層」は、それぞれ、非晶質及び微結晶の半導体層を意味する。
光電変換層を構成する各半導体層の材料は、特に限定されず、例えば、シリコン系半導体、CIS(CuInSe2)化合物半導体、CIGS(Cu(In,Ga)Se2)化合物半導体等からなる。以下、本発明の実施形態においては、各半導体層がシリコン系半導体からなる場合を例にとって説明を進める。「シリコン系半導体」とは、非晶質もしくは微結晶シリコン、又は非晶質もしくは微結晶シリコンに炭素やゲルマニウム等の不純物が添加された半導体(シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム等)を意味する。また、「微結晶シリコン」とは、結晶粒径が小さい(数十から千Å程度)結晶シリコンと、非晶質シリコンとの混合相の状態のシリコンを意味する。微結晶シリコンは、例えば、結晶シリコン薄膜をプラズマCVD法などの非平衡プロセスを用いて低温で作製した場合に形成される。
光電変換層を構成する各半導体層の材料は、特に限定されず、例えば、シリコン系半導体、CIS(CuInSe2)化合物半導体、CIGS(Cu(In,Ga)Se2)化合物半導体等からなる。以下、本発明の実施形態においては、各半導体層がシリコン系半導体からなる場合を例にとって説明を進める。「シリコン系半導体」とは、非晶質もしくは微結晶シリコン、又は非晶質もしくは微結晶シリコンに炭素やゲルマニウム等の不純物が添加された半導体(シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム等)を意味する。また、「微結晶シリコン」とは、結晶粒径が小さい(数十から千Å程度)結晶シリコンと、非晶質シリコンとの混合相の状態のシリコンを意味する。微結晶シリコンは、例えば、結晶シリコン薄膜をプラズマCVD法などの非平衡プロセスを用いて低温で作製した場合に形成される。
第2電極層104の構成や材料は、特に限定されないが、一例では、第2電極104は、透明導電膜と金属膜とが光電変換層上に積層した積層構造を有する。透明導電膜は、SnO2、ITO、ZnOなどからなる。また、金属膜は、銀、アルミニウム等の電気伝導性および反射特性に優れた金属またはそれらの合金からなることが特に好ましい。透明導電膜と金属膜は、CVD、スパッタ、蒸着等の方法により形成することができる。
本実施形態の薄膜光電変換モジュールM1は以下のようにして形成することができる。
熱CVD法やスパッタ法等を用いた成膜装置により、透明絶縁基板101上に第1電極層102を膜厚500~1000nm程度で積層する。なお、透明絶縁基板101上に第1電極層102が予め積層された電極付き基板を用いてもよい。次に、レーザスクライブ装置によって、第1電極層102の一部を所定間隔(7~18mm程度)で除去して複数の第1分離溝107を形成する。
続いて、プラズマCVD法等により、第1分離溝107で分離された第1電極層102上に光電変換層103を膜厚300~3000nm程度で積層する。光電変換層103は、p型シリコン半導体層、i型シリコン半導体層およびn型シリコン半導体層を順次第1電極層102上に積層して形成される。
その後、レーザスクライブ装置により、光電変換層103の一部を所定間隔(7~18mm程度)で除去することによって、複数のコンタクトライン109を形成する。
熱CVD法やスパッタ法等を用いた成膜装置により、透明絶縁基板101上に第1電極層102を膜厚500~1000nm程度で積層する。なお、透明絶縁基板101上に第1電極層102が予め積層された電極付き基板を用いてもよい。次に、レーザスクライブ装置によって、第1電極層102の一部を所定間隔(7~18mm程度)で除去して複数の第1分離溝107を形成する。
続いて、プラズマCVD法等により、第1分離溝107で分離された第1電極層102上に光電変換層103を膜厚300~3000nm程度で積層する。光電変換層103は、p型シリコン半導体層、i型シリコン半導体層およびn型シリコン半導体層を順次第1電極層102上に積層して形成される。
その後、レーザスクライブ装置により、光電変換層103の一部を所定間隔(7~18mm程度)で除去することによって、複数のコンタクトライン109を形成する。
続いて、スパッタ法や蒸着法等を用いた成膜装置により、光電変換層103上に透明導電層と金属層をこの順で積層して第2電極層104を形成する。これにより、コンタクトライン109が第2電極層104で埋められる。
次に、レーザスクライブ装置によって、光電変換層103および第2電極層104の一部を所定間隔(7~18mm程度)で除去することによって、複数の第2分離溝108を形成する。
なお、第1分離溝107、コンタクトライン109および第2分離溝108を形成するレーザスクライブ装置は、各溝を形成する際に除去すべき層に吸収される波長に調整したYAGレーザやYVO4レーザを用いることが好ましい。
次に、レーザスクライブ装置によって、光電変換層103および第2電極層104の一部を所定間隔(7~18mm程度)で除去することによって、複数の第2分離溝108を形成する。
なお、第1分離溝107、コンタクトライン109および第2分離溝108を形成するレーザスクライブ装置は、各溝を形成する際に除去すべき層に吸収される波長に調整したYAGレーザやYVO4レーザを用いることが好ましい。
以上により、透明絶縁基板101上に複数のセルS1が互いに直列接続されることにより構成されたストリング100が形成される(図1参照)。このストリング100が、後述する逆バイアス処理の対象物となる。図1と図2、および後述する図3と図4では、本発明の実施形態1、すなわち、6個のセルS1が直列接続された6直列の薄膜光電変換モジュールM1が例示されている。
なお、図2に示すように、ストリングのX方向の一端側のセルS1は、他のセルS1よりもX方向の寸法が短かく形成されており、このセルS1は光電変換素子としてではなく、後述の逆バイアス処理時の電極として使用される。
なお、図2に示すように、ストリングのX方向の一端側のセルS1は、他のセルS1よりもX方向の寸法が短かく形成されており、このセルS1は光電変換素子としてではなく、後述の逆バイアス処理時の電極として使用される。
〈逆バイアス処理装置〉
図3は実施形態1の逆バイアス処理装置を示す斜視図であり、図4は実施形態1の逆バイアス処理装置における間隔調整部付近を示す部分拡大図であり、図5は実施形態1の逆バイアス処理装置における間隔調整部の構造を説明する部分平断面図である。
この逆バイアス処理装置P1は、直列接続の方向である第1方向(以下、X方向という)に隣接する2つの光電変換セルS1に、逆バイアス電圧が印加される一対の端子部20を当接して、前記薄膜光電変換モジュールM1に逆バイアス処理を行う逆バイアス処理装置である。
図3は実施形態1の逆バイアス処理装置を示す斜視図であり、図4は実施形態1の逆バイアス処理装置における間隔調整部付近を示す部分拡大図であり、図5は実施形態1の逆バイアス処理装置における間隔調整部の構造を説明する部分平断面図である。
この逆バイアス処理装置P1は、直列接続の方向である第1方向(以下、X方向という)に隣接する2つの光電変換セルS1に、逆バイアス電圧が印加される一対の端子部20を当接して、前記薄膜光電変換モジュールM1に逆バイアス処理を行う逆バイアス処理装置である。
具体的に説明すると、図3に示すように、逆バイアス処理装置P1は、一対の端子部20と、この一対の端子部20の間隔L1を調整可能にこれらを保持する間隔調整部E1とを備えている。
さらに、逆バイアス処理装置P1は、間隔調整部E1と共に一対の端子部20を昇降させる昇降機構部30と、昇降機構部30と共に間隔調整部E1をX方向に移動させる移動機構部40と、一定電圧を出力する出力端子を有する図示しない電源部と、電源部と一対の端子部20を電気的に接続する図示しない電気接続部とを備えている。
さらに、逆バイアス処理装置P1は、間隔調整部E1と共に一対の端子部20を昇降させる昇降機構部30と、昇降機構部30と共に間隔調整部E1をX方向に移動させる移動機構部40と、一定電圧を出力する出力端子を有する図示しない電源部と、電源部と一対の端子部20を電気的に接続する図示しない電気接続部とを備えている。
図4に示すように、一方の端子部20は、セルS1に当接する複数の接触部21aを有する櫛形部21と、櫛形部21の上縁の長手方向中間位置から上方に突出した雄ネジを有する棒状取付部22とを有する。他方の端子部20も同様である。
図5に示すように、間隔調整部E1は、正逆回転可能なモータm1を内蔵する中間ブロック部e11と、モータm1によって正逆回転するように中間ブロック部e11の両側面からX方向に突出して設けられた駆動シャフトe12と、中間ブロック部e11の前記両側面からX方向に突出した駆動シャフトe12と平行なガイドシャフトe13と、駆動シャフトe12およびガイドシャフトe13の両端を挿通させるネジ孔および挿通孔をそれぞれ有する一対のブロック形の端子保持部10とを備える。なお、この間隔調整部E1は前記(4)および(5)の構成に対応している。
中間ブロック部e11において、X方向に対向する2つの面の間には駆動シャフトe12とガイドシャフトe13を挿通させる一対の挿通孔が形成されていると共に、上面中央位置には後述する昇降機構部30のロッド31の先端を受け入れて連結する筒部e111が設けられている。
なお、ガイドシャフトe13の長手方向中間部は中間ブロック部e11に固定されている。
中間ブロック部e11において、X方向に対向する2つの面の間には駆動シャフトe12とガイドシャフトe13を挿通させる一対の挿通孔が形成されていると共に、上面中央位置には後述する昇降機構部30のロッド31の先端を受け入れて連結する筒部e111が設けられている。
なお、ガイドシャフトe13の長手方向中間部は中間ブロック部e11に固定されている。
図5に示すように、一方の端子保持部10は、ブロック形に形成されており、上面と下面の中心を上下方向に貫通する固定部としての貫通孔10aと、X方向に対向する2つの面に貫通して形成されたネジ孔10bおよび挿通孔10cとを有している。他方の端子保持部10も同様である。
端子部20の取付部22が端子保持部10の貫通孔10aに下面側から挿入され、貫通孔10aの上面側から突出した取付部22の雄ネジをワッシャに挿通させてナット部材と螺合させることにより、端子部20が端子保持部10に固定される。なお、端子部20の櫛形部21の上縁を嵌め込んで固定するための凹溝を、端子保持部10の下面に形成してもよい。
端子部20の取付部22が端子保持部10の貫通孔10aに下面側から挿入され、貫通孔10aの上面側から突出した取付部22の雄ネジをワッシャに挿通させてナット部材と螺合させることにより、端子部20が端子保持部10に固定される。なお、端子部20の櫛形部21の上縁を嵌め込んで固定するための凹溝を、端子保持部10の下面に形成してもよい。
一対の端子保持部10に取り付けられた一対の端子部20の取付部22には、図示しない電源部の一対の出力端子と電気接続部によって電気的に接続される。一対の端子部20をX方向に沿って相互に接近または離間する方向に移動できるようにするために、電気接続部としては、一対の端子部20の動きを妨げないよう屈曲可能な電線が用いられる。なお、電線と端子部20との電気的な接続方法は特に限定されない。
駆動シャフトe12は、中間ブロック部e11の前記両側面の一面側へ突出した第1雄ネジ部(第1螺合部)e121と、中間ブロック部e11の前記両側面の他面側へ突出しかつ第1雄ネジ部e121の螺旋方向とは逆の螺旋方向に形成された第2雄ネジ部(第2螺合部)e122とを有する。本実施形態では、モータm1に貫通状に設けられた長いシャフトの両端側に第1雄ネジ部e121と第2雄ネジ部e122が直接形成されている形態を例示している。また、図示省略するが、モータm1と駆動シャフトe12が別個で設けられており、モータm1のシャフトの回転力を図示しない中継ギアにて駆動シャフトe12に伝達するようにしてもよい。あるいは、モータm1を中間ブロック部e11ではなく一方の端子保持部10に取り付けて駆動シャフトe12を回転させるようにしてもよい。なお、第1雄ネジ部e121の螺旋ピッチと第2雄ネジ部e122の螺旋ピッチは同じであることが好ましい。ネジ部のピッチを同じにすることで、中間ブロック部e11に対して一対の端子部20それぞれが等距離を保って移動でき、中間ブロック部e11を中心として常に対称に端子部20が位置する。それによって、一対の端子部20が隣接する光電変換セルS1に当接する際に、均等に力が掛かるので、当接圧によるセル表面の金属膜への負荷を低減することができる。
駆動シャフトe12の第1雄ネジ部e121が一方の端子保持部10のネジ孔(螺合孔)10bに螺合して挿通し、ガイドシャフトe13の一端が一方の端子保持部10の挿通孔10cに挿通し、これら駆動シャフトe12とガイドシャフトe13の各一端にフランジが取り付けられている。駆動シャフトe12およびガイドシャフトe13の他端側も同様である。
この構造により、中間ブロック部e11のX方向の両側に一対の端子保持部10が相互にX方向に逆向きに移動可能とされている。
本実施形態では、駆動シャフトe12とガイドシャフトe13は一つずつであるが、それぞれが複数設けられていてもよい。ガイドシャフトe13は必須ではないが、端子保持部10の水平位置を保つ為に設けられていることが好ましい。また、特に駆動シャフトe12を複数備えるときには、ガイドシャフトe13を省略しても端子保持部10の水平位置を保つことができる。駆動シャフトe12が複数の場合、各駆動シャフトe12は個別のモータm1で駆動されてもよいし、中継ギアを用いて一つのモータm1で駆動されてもよい。
この構造により、中間ブロック部e11のX方向の両側に一対の端子保持部10が相互にX方向に逆向きに移動可能とされている。
本実施形態では、駆動シャフトe12とガイドシャフトe13は一つずつであるが、それぞれが複数設けられていてもよい。ガイドシャフトe13は必須ではないが、端子保持部10の水平位置を保つ為に設けられていることが好ましい。また、特に駆動シャフトe12を複数備えるときには、ガイドシャフトe13を省略しても端子保持部10の水平位置を保つことができる。駆動シャフトe12が複数の場合、各駆動シャフトe12は個別のモータm1で駆動されてもよいし、中継ギアを用いて一つのモータm1で駆動されてもよい。
昇降機構部30は、例えば伸縮可能なエアーシリンダからなる。エアーシリンダのロッド部31がボックス42の下方開口部側へ上下方向に移動可能なように、エアーシリンダの本体部がボックス42の内面に固定されている。そして、ロッド部31の下端に、間隔調整部E1の中間ブロック部e11が水平状に固定されている。
このように、昇降機構部30と共に間隔調整部E1と一対の端子保持部10がボックス42内に収容されて電圧印加ユニットU1が構成されている。
なお、後述する移動機構部40のカバー41内には、図示しないエアー供給源とエアーシリンダとを接続してエアーシリンダに圧縮エアーを供給する可撓性エアーチューブが収納されている。
このように、昇降機構部30と共に間隔調整部E1と一対の端子保持部10がボックス42内に収容されて電圧印加ユニットU1が構成されている。
なお、後述する移動機構部40のカバー41内には、図示しないエアー供給源とエアーシリンダとを接続してエアーシリンダに圧縮エアーを供給する可撓性エアーチューブが収納されている。
移動機構部40は、電圧印加ユニットU1のボックス42をX方向に移動可能に構成されている。移動機構部40の具体的な構成は特に限定されず、例えば、モータにて駆動するボールネジ機構(図12と図13参照)、ベルト車機構(プーリー機構)(図14と図15参照)、チェーン・スプロケット機構等を採用することができる。なお、これらの機構について詳しくは後述する。
〈逆バイアス処理方法〉
この移動機構部40を備えた逆バイアス処理装置P1による逆バイアス処理方法は、例えば、次のように行われる。
図3と図4に示すように、まず、間隔調整部E1によって一対の端子保持部10をX方向に移動させることにより、一対の端子部20の間隔L1を、逆バイアス処理される薄膜光電変換モジュールM1のセルS1のX方向の幅W1と同じに調整する。
次に、電圧印加ユニットU1の一対の端子部20をストリング100の逆バイアス処理すべきセルS1上に移動させ、昇降機構部30にて間隔調整部E1および一対の端子保持部10と共に一対の端子部20を降下させて2つのセルS1の第2電極層に接触させ、逆バイアス処理を行う。このとき、各端子部20の接触部21aを各セルS1のX方向の幅の中間位置に当接させる。
この移動機構部40を備えた逆バイアス処理装置P1による逆バイアス処理方法は、例えば、次のように行われる。
図3と図4に示すように、まず、間隔調整部E1によって一対の端子保持部10をX方向に移動させることにより、一対の端子部20の間隔L1を、逆バイアス処理される薄膜光電変換モジュールM1のセルS1のX方向の幅W1と同じに調整する。
次に、電圧印加ユニットU1の一対の端子部20をストリング100の逆バイアス処理すべきセルS1上に移動させ、昇降機構部30にて間隔調整部E1および一対の端子保持部10と共に一対の端子部20を降下させて2つのセルS1の第2電極層に接触させ、逆バイアス処理を行う。このとき、各端子部20の接触部21aを各セルS1のX方向の幅の中間位置に当接させる。
例えば、図2に示すように、一方端のセルS1から順に逆バイアス処理を行う場合、まず、一対の端子部20を隣接する2つのセルS1、S1の第2電極層104f1、104f2に接触させる。一方のセルS1の第2電極層104f1は、光電変換層103のn型半導体層側の裏面電極である。また、他方のセルS1の第2電極層104f2は、一方のセルS1における光電変換層103のp型半導体層側の第1電極層102f1と電気的に接続されている。したがって、一方の第2電極層104f1が正電位となり、かつ他方の第2電極層104f2が0Vとなるように、これらの第2電極層104f1、104f2間に電圧を印加すれば、一方のセルS1の光電変換層103に逆方向電圧(逆バイアス電圧)が印加され、逆バイアス処理が行われる。
例えば、一対の出力端子を有する電源部(図示省略)の一方の出力端子に+3Vの電位、他方の出力端子に0Vの電位を出力し、第2電極層104f1、104f2間に3Vの電圧を1秒間印加する。これにより、光電変換層103に3Vの逆方向電圧(逆バイアス電圧)が1秒間印加される。
この電圧印加により電流がほとんど流れない場合には、そのセルS1には短絡部が存在しないと判断して逆バイアス処理を終了し、一対の端子部20を一つずれた位置の第2電極層104f2、104f3に接触させて次のセルS1の逆バイアス処理を行う。
一方、電圧印加時に所定値以上の電流が流れ、電圧印加期間1秒内に電流が減少しない場合には、一方の出力端子の電位を5Vに変更し、さらに1秒間逆バイアス電圧を印加する。それでも電流が減少しない場合には、逆バイアス処理できないと判断して処理を終了し、次のセルS1の逆バイアス処理を行う。ここで、一方の出力端子に出力する電位が大きすぎると、セルS1のpin接合が破壊されるため、セルS1に印加される電圧は耐電圧以下とする必要がある。
この電圧印加により電流がほとんど流れない場合には、そのセルS1には短絡部が存在しないと判断して逆バイアス処理を終了し、一対の端子部20を一つずれた位置の第2電極層104f2、104f3に接触させて次のセルS1の逆バイアス処理を行う。
一方、電圧印加時に所定値以上の電流が流れ、電圧印加期間1秒内に電流が減少しない場合には、一方の出力端子の電位を5Vに変更し、さらに1秒間逆バイアス電圧を印加する。それでも電流が減少しない場合には、逆バイアス処理できないと判断して処理を終了し、次のセルS1の逆バイアス処理を行う。ここで、一方の出力端子に出力する電位が大きすぎると、セルS1のpin接合が破壊されるため、セルS1に印加される電圧は耐電圧以下とする必要がある。
上記手順により、ストリング100の全てのセルS1を順次逆バイアス処理する。なお、第2電極104f6を有するセルS1は光電変換素子として使用はしないので、このセルS1の逆バイアス処理は省略される。
そして、ストリング100の5つのセルS1についての逆バイアス処理が終了した後、各セルS1の逆バイアス処理時に取得したデータを用いて、上述のように短絡の程度を分類し、どの部分に短絡部が発生し易いかを容易に解析することができる。この解析結果をフィードバックすることにより、光電変換層の成膜工程などの工程改善に利用することができる。
そして、ストリング100の5つのセルS1についての逆バイアス処理が終了した後、各セルS1の逆バイアス処理時に取得したデータを用いて、上述のように短絡の程度を分類し、どの部分に短絡部が発生し易いかを容易に解析することができる。この解析結果をフィードバックすることにより、光電変換層の成膜工程などの工程改善に利用することができる。
本発明の実施形態1の逆バイアス処理のように、各端子部20の接触部21aを複数設け、セルS1に対し複数の当接点にて逆バイアス電圧を印加する構成によれば、隣接する2つのセルS1間に複数存在する短絡部に対して、均等に逆バイアス処理することができる。それによって短絡部を効率良く除去することが可能であるため、逆バイアス処理にかかる時間を短縮でき、ホットスポットとなりうる短絡部の残留を低減することができる。
ところで、薄膜光電変換モジュールの出力電圧は、互いに直列接続されたセルの数(直列接続数)に比例する。市場の需要として要求される薄膜光電変換モジュールの出力電圧の値は様々であるため、それに応じて、一つの薄膜光電変換モジュールの製造ラインで様々な出力電圧値の薄膜光電変換モジュールを作り分けられるようにすることが、製造ラインの稼働率の維持および需要変動に対する柔軟性の面より好ましい。
本実施形態ではその一例として、図6(A)に示す前記6直列の薄膜光電変換モジュールM1と、それよりも出力電圧を2倍程度増加させた図6(B)に示す12直列の薄膜光電変換モジュールM11とが、それぞれ異なる機種の薄膜光電変換モジュールとして、一つの製造ラインにて製造される。この場合、基板サイズは製造ラインを構成する処理装置や搬送装置等の仕様から制限される。したがって、異なる機種においても同じサイズの基板を用いることが好ましく、図6において薄膜光電変換モジュールM1と薄膜光電変換モジュールM11の基板サイズは同じである。ここで、12直列の薄膜光電変換モジュールM11のセルS11のX方向の幅W11は、6直列の薄膜光電変換モジュールM1のセルS1のX方向の幅W1の約1/2となっている。なお、図6(A)は6直列の薄膜光電変換モジュールM1の平面図であり、図6(B)は12直列の薄膜光電変換モジュールM11の平面図である。
本実施形態ではその一例として、図6(A)に示す前記6直列の薄膜光電変換モジュールM1と、それよりも出力電圧を2倍程度増加させた図6(B)に示す12直列の薄膜光電変換モジュールM11とが、それぞれ異なる機種の薄膜光電変換モジュールとして、一つの製造ラインにて製造される。この場合、基板サイズは製造ラインを構成する処理装置や搬送装置等の仕様から制限される。したがって、異なる機種においても同じサイズの基板を用いることが好ましく、図6において薄膜光電変換モジュールM1と薄膜光電変換モジュールM11の基板サイズは同じである。ここで、12直列の薄膜光電変換モジュールM11のセルS11のX方向の幅W11は、6直列の薄膜光電変換モジュールM1のセルS1のX方向の幅W1の約1/2となっている。なお、図6(A)は6直列の薄膜光電変換モジュールM1の平面図であり、図6(B)は12直列の薄膜光電変換モジュールM11の平面図である。
このように異なる複数機種の薄膜光電変換モジュールを同一の製造ラインで製造する場合、本発明の実施形態1による逆バイアス処理装置P1によれば異なる機種に自動で対応して処理することができる。
例えば、6直列の薄膜光電変換モジュールM1に対応した逆バイアス処理から、12直列の薄膜光電変換モジュールM11に対応した逆バイアス処理に切り替える際は、図5の間隔調整部E1のモータm1にて駆動シャフトe12を回転させ、二点差線で示すように、間隔L1の一対の端子部20が間隔L2となるまで相互に接近する方向に移動させる。このとき、間隔L2は間隔L1の約1/2である。その後、6直列の薄膜光電変換モジュールM1を逆バイアス処理する場合は、図5の間隔調整部E1のモータm1にて駆動シャフトe12を回転させ、一対の端子部20が間隔L1となるまで相互に離間する方向に移動させればよい。
このように、本実施形態の逆バイアス処理装置P1は、一対の端子部20の間隔を、異なる複数の薄膜光電変換モジュールのセルのX方向の幅に応じて自動で調整することができ、異なる複数の薄膜光電変換モジュールの逆バイアス処理を一つの逆バイアス処理装置によって自動的に行うことができる。
例えば、6直列の薄膜光電変換モジュールM1に対応した逆バイアス処理から、12直列の薄膜光電変換モジュールM11に対応した逆バイアス処理に切り替える際は、図5の間隔調整部E1のモータm1にて駆動シャフトe12を回転させ、二点差線で示すように、間隔L1の一対の端子部20が間隔L2となるまで相互に接近する方向に移動させる。このとき、間隔L2は間隔L1の約1/2である。その後、6直列の薄膜光電変換モジュールM1を逆バイアス処理する場合は、図5の間隔調整部E1のモータm1にて駆動シャフトe12を回転させ、一対の端子部20が間隔L1となるまで相互に離間する方向に移動させればよい。
このように、本実施形態の逆バイアス処理装置P1は、一対の端子部20の間隔を、異なる複数の薄膜光電変換モジュールのセルのX方向の幅に応じて自動で調整することができ、異なる複数の薄膜光電変換モジュールの逆バイアス処理を一つの逆バイアス処理装置によって自動的に行うことができる。
(実施形態2)
本発明の実施形態2は、実施形態1における間隔調整部E1の変形例である。図7(A)は実施形態2の逆バイアス処理装置における一対の端子保持部の離間状態を示す正面図であり、図7(B)は一対の端子保持部の接近状態を示す一部断面正面図である。
実施形態1では、端子保持部10が直方体形であり、端子部20が端子保持部10から下方へ垂直に突出した櫛形の場合を例示したが、実施形態2の場合は端子保持部110および端子部120の形状が実施形態1とは異なり、その他の構成は実施形態1と同じである。
以下、実施形態2における実施形態1とは異なる点を主に説明する。なお、実施形態2において、実施形態1の要素と同様の要素には同一の符号を付している。また、実施形態1と共通の事項については説明を省略する場合がある。
本発明の実施形態2は、実施形態1における間隔調整部E1の変形例である。図7(A)は実施形態2の逆バイアス処理装置における一対の端子保持部の離間状態を示す正面図であり、図7(B)は一対の端子保持部の接近状態を示す一部断面正面図である。
実施形態1では、端子保持部10が直方体形であり、端子部20が端子保持部10から下方へ垂直に突出した櫛形の場合を例示したが、実施形態2の場合は端子保持部110および端子部120の形状が実施形態1とは異なり、その他の構成は実施形態1と同じである。
以下、実施形態2における実施形態1とは異なる点を主に説明する。なお、実施形態2において、実施形態1の要素と同様の要素には同一の符号を付している。また、実施形態1と共通の事項については説明を省略する場合がある。
実施形態2において、間隔調整部E1の一方(左側)の端子保持部110は、垂直上部110aと水平下部110bを有する正面視L字ブロック形に形成されており、直方体形の中間ブロック部e11の左側に嵌ることができる。
前記垂直上部110aは、駆動シャフトe12の第1雄ネジ部e121と螺合するネジ孔および図示しないガイドシャフトを挿通させる挿通孔を有している。また、前記水平下部110bは、X方向に突出する先端部分にY方向に延びる凹部110b1を有すると共に、凹部110b1のY方向中間部にX方向の貫通孔110b2を有している。
他方(右側)の端子保持部110は、一方の端子保持部110を左右逆向きにした構造である。但し、他方の端子保持部110のネジ孔および挿通孔の位置は、一方の端子保持部110のネジ孔および挿通孔と対向する位置である。
前記垂直上部110aは、駆動シャフトe12の第1雄ネジ部e121と螺合するネジ孔および図示しないガイドシャフトを挿通させる挿通孔を有している。また、前記水平下部110bは、X方向に突出する先端部分にY方向に延びる凹部110b1を有すると共に、凹部110b1のY方向中間部にX方向の貫通孔110b2を有している。
他方(右側)の端子保持部110は、一方の端子保持部110を左右逆向きにした構造である。但し、他方の端子保持部110のネジ孔および挿通孔の位置は、一方の端子保持部110のネジ孔および挿通孔と対向する位置である。
一方(左側)の端子部120は、複数の接触部121aを有する櫛形部121と、櫛形部121の上縁の長手方向中間位置から左方向に突出した雄ネジを有する棒状取付部122とを有し、実施形態1における端子部20の棒状取付部22を折り曲げたような形状である。一方の端子部120は、その棒状取付部122を一方の端子保持部110の挿通孔110b2に挿入して雄ネジをナット部材にて締め付けることにより、端子保持部材110に固定される。
他方(右側)の端子部120は、一方の端子部120と左右逆向きにした構造である。
また、実施形態2では、櫛形部121と棒状取付部122との角度θを90°より大きくすることにより、一対の端子保持部110に取り付けた一対の端子部120の対向する接触部121a同士の最小間隔L2を小さくすることができるようにしている。これにより、一対の端子部120を相互に接近する方向に移動させて、例えば、最小間隔L2を1mm程度とすることが可能である。なお、一対の端子部120の最大間隔は、駆動シャフトe12の第1および第2雄ネジ部e121、e122の長さによって決まり、例えば、200mm程度とすることができる。
他方(右側)の端子部120は、一方の端子部120と左右逆向きにした構造である。
また、実施形態2では、櫛形部121と棒状取付部122との角度θを90°より大きくすることにより、一対の端子保持部110に取り付けた一対の端子部120の対向する接触部121a同士の最小間隔L2を小さくすることができるようにしている。これにより、一対の端子部120を相互に接近する方向に移動させて、例えば、最小間隔L2を1mm程度とすることが可能である。なお、一対の端子部120の最大間隔は、駆動シャフトe12の第1および第2雄ネジ部e121、e122の長さによって決まり、例えば、200mm程度とすることができる。
(実施形態3)
図8は本発明の実施形態3の逆バイアス処理装置によって逆バイアス処理される薄膜光電変換モジュールを示す概略斜視図であり、図9は図8の薄膜光電変換モジュールを矢印Y方向に切断した概略断面図である。また、図8の薄膜光電変換モジュールM3を矢印X方向に切断した概略断面図は、図2と同じである。なお、実施形態3において、実施形態1または実施形態2と共通する事項については説明を省略する場合がある。
本発明の実施形態3は、第2方向(Y方向)に並ぶ2つ以上の分割ストリング106a~106fを有する薄膜光電変換モジュールM3に対応する逆バイアス処理装置である。ここで、2つ以上の分割ストリング106a~106fは、図1で示した1つのストリング100に対して、少なくとも光電変換層および第2電極層を部分的に除去し、前記第1方向(X方向)に延びる分割溝105を形成することによって形成される。
まず、薄膜光電変換モジュールM3について説明し、その後で逆バイアス処理装置について説明する。
図8は本発明の実施形態3の逆バイアス処理装置によって逆バイアス処理される薄膜光電変換モジュールを示す概略斜視図であり、図9は図8の薄膜光電変換モジュールを矢印Y方向に切断した概略断面図である。また、図8の薄膜光電変換モジュールM3を矢印X方向に切断した概略断面図は、図2と同じである。なお、実施形態3において、実施形態1または実施形態2と共通する事項については説明を省略する場合がある。
本発明の実施形態3は、第2方向(Y方向)に並ぶ2つ以上の分割ストリング106a~106fを有する薄膜光電変換モジュールM3に対応する逆バイアス処理装置である。ここで、2つ以上の分割ストリング106a~106fは、図1で示した1つのストリング100に対して、少なくとも光電変換層および第2電極層を部分的に除去し、前記第1方向(X方向)に延びる分割溝105を形成することによって形成される。
まず、薄膜光電変換モジュールM3について説明し、その後で逆バイアス処理装置について説明する。
〈薄膜光電変換モジュール〉
図8および図9に示す薄膜光電変換モジュールM3は、図1に示した薄膜光電変換モジュールM1のストリング100を、X方向に延びる分割溝105によって同じY方向の幅W2で複数に分割することにより形成できる。つまり、薄膜光電変換モジュールM3はY方向に並列した複数の分割ストリング106a~106fを相互に絶縁分離して有し、各分割ストリング106a~106fはX方向に電気的に直列接続された複数のセルS3を有する。
図8において、点線で囲まれた複数の細長い長方形領域が各分割ストリングを表しており、この場合、X方向に長い分割ストリングが、Y方向に6列並んでいる。また、各分割ストリングは、6個のセルS3が直列接続されてなる。
図8および図9に示す薄膜光電変換モジュールM3は、図1に示した薄膜光電変換モジュールM1のストリング100を、X方向に延びる分割溝105によって同じY方向の幅W2で複数に分割することにより形成できる。つまり、薄膜光電変換モジュールM3はY方向に並列した複数の分割ストリング106a~106fを相互に絶縁分離して有し、各分割ストリング106a~106fはX方向に電気的に直列接続された複数のセルS3を有する。
図8において、点線で囲まれた複数の細長い長方形領域が各分割ストリングを表しており、この場合、X方向に長い分割ストリングが、Y方向に6列並んでいる。また、各分割ストリングは、6個のセルS3が直列接続されてなる。
分割溝105は、Y方向の幅が広い第1分割溝105aと幅が狭い第2分割溝105bからなる。分割溝105の形成時には、まず、透明絶縁基板101側からレーザ光を照射しながらX方向に移動させるレーザスクライブ法によって、図1に示すセルS1の光電変換層103および第2電極層104の一部を所定間隔(75~250mm程度)で除去して第1分割溝105aを形成する。照射するレーザ光は、第1電極層(透明電極層)102でほとんど吸収されないYAGレーザ第2高調波(波長532nm)を用いることができる。
次に、第1分割溝105aの中央部付近に、透明絶縁基板101側からレーザ光を照射しながらX方向に移動させて、第1分割溝105a領域内の第1電極層102を除去し、第2分割溝105bを形成する。照射するレーザ光は、第1電極層102で吸収されるYAGレーザ基本波(波長1.06μm)を用いることができる。
次に、第1分割溝105aの中央部付近に、透明絶縁基板101側からレーザ光を照射しながらX方向に移動させて、第1分割溝105a領域内の第1電極層102を除去し、第2分割溝105bを形成する。照射するレーザ光は、第1電極層102で吸収されるYAGレーザ基本波(波長1.06μm)を用いることができる。
ところで、図8では、分割溝105によって相互に電気的に絶縁された複数の分割ストリング106a~106fを有する薄膜光電変換モジュールM3を図示しているが、複数の分割ストリング106a~106fを電気的に並列接続してもよい(図示省略)。この場合、透明絶縁基板1側からレーザ光を照射する前に、図1に示すストリング100のX方向の両端側の2つのセルS1に対応する透明絶縁基板101の外面に、メタルマスクを配置する。そして、メタルマスクを配置した状態で、上述のように透明絶縁基板1側からレーザ光を照射して第1分割溝105aおよび第2分割溝105bを形成して分割溝105を形成する。メタルマスクはレーザ光を透過させないため、メタルマスクにて覆われた部分の第1電極102、光電変換層103および第2電極104は残存する。このメタルマスクとしては、厚さ1~3mm程度のアルミニウム、ステンレス等からなる金属シートを用いることができる。
これにより、複数の分割ストリング106a~106fの直列接続方向(X方向)の両端側の各セルはそれぞれ共通電極によって並列接続される。
これにより、複数の分割ストリング106a~106fの直列接続方向(X方向)の両端側の各セルはそれぞれ共通電極によって並列接続される。
〈逆バイアス処理装置〉
図10は実施形態3の逆バイアス処理装置を示す斜視図であり、図11は実施形態3の逆バイアス処理装置における一対の端子保持部に固定された4本の棒状端子が4つのセルに対応することを説明する部分斜視図である。
逆バイアス処理装置P3は、3つの電圧印加ユニットU3と、各電圧印加ユニットU3をX方向に移動させる移動機構部340とを備える。各電圧印加ユニットU3は、昇降機構部(例えば、エアシリンダ)330と、昇降機構部330によって昇降する間隔調整部E3と、間隔調整部E3の一対の端子保持部310に2本ずつ固定された合計4本の棒状端子部320とを備え、隣接する2つの分割ストリングに対応する。
図10は実施形態3の逆バイアス処理装置を示す斜視図であり、図11は実施形態3の逆バイアス処理装置における一対の端子保持部に固定された4本の棒状端子が4つのセルに対応することを説明する部分斜視図である。
逆バイアス処理装置P3は、3つの電圧印加ユニットU3と、各電圧印加ユニットU3をX方向に移動させる移動機構部340とを備える。各電圧印加ユニットU3は、昇降機構部(例えば、エアシリンダ)330と、昇降機構部330によって昇降する間隔調整部E3と、間隔調整部E3の一対の端子保持部310に2本ずつ固定された合計4本の棒状端子部320とを備え、隣接する2つの分割ストリングに対応する。
実施形態3において、間隔調整部E3の構造は、基本的に実施形態1における間隔調整部E1と同様であるが、間隔調整部E3の中間ブロック部e31および一対の端子保持部310のY方向の長さが、分割ストリングのY方向の幅W3よりも長く設定される点で異なる。
図11において、符号e32は駆動シャフト、符号e33はガイドシャフトを示しており、これらは実施形態1と同様の構成である。
図11において、符号e32は駆動シャフト、符号e33はガイドシャフトを示しており、これらは実施形態1と同様の構成である。
端子保持部310は、駆動シャフトe32の雄ネジ部と螺合するネジ孔およびガイドシャフトe33を挿通させる挿通孔を有すると共に、2本の棒状端子部320を上下方向に挿通させ固定するための2つの貫通孔をネジ孔および挿通孔と交わらない位置に有している。
また、例えば、棒状端子部320の上下中間位置に雄ネジが形成されると共に、端子保持部310の各貫通孔の上部には雌ネジが形成され、棒状端子部320が端子保持部310の貫通孔に上方から挿入されて雄ネジが雌ネジと螺合することにより固定される。このとき、端子保持部310に固定された2本の棒状端子部320の間隔L3は、分割ストリングのY方向の幅W3とほぼ同じである。これにより、各棒状端子部320を、各分割ストリングのセルS3のY方向の幅の中間位置に当接させることができる。
また、例えば、棒状端子部320の上下中間位置に雄ネジが形成されると共に、端子保持部310の各貫通孔の上部には雌ネジが形成され、棒状端子部320が端子保持部310の貫通孔に上方から挿入されて雄ネジが雌ネジと螺合することにより固定される。このとき、端子保持部310に固定された2本の棒状端子部320の間隔L3は、分割ストリングのY方向の幅W3とほぼ同じである。これにより、各棒状端子部320を、各分割ストリングのセルS3のY方向の幅の中間位置に当接させることができる。
図10と図11に示すように、1つの電圧印加ユニットU3が隣接する2列の分割ストリングに対応し、1つの電源部(図示省略)が1つの電圧印加ユニットU3に対応している。
一方の端子保持部310に固定された2本の棒状端子320同士は図示しない配線にて電気的に並列接続されかつ電源部の出力端子と接続され、他方の端子保持部310に固定された2本の棒状端子320同士は図示しない配線にて電気的に並列接続されかつ電源部の別の出力端子と接続される。
一方の端子保持部310に固定された2本の棒状端子320同士は図示しない配線にて電気的に並列接続されかつ電源部の出力端子と接続され、他方の端子保持部310に固定された2本の棒状端子320同士は図示しない配線にて電気的に並列接続されかつ電源部の別の出力端子と接続される。
移動機構部340は、3つの電圧印加ユニットU3のボックス342と連結されて、各ボックス342を連動してまたは独立してX方向に移動可能に構成されている。移動機構部340の具体的な構成は特に限定されず、例えば、モータにて駆動するボールネジ機構、ベルト車機構(プーリー機構)、チェーン・スプロケット機構等を採用することができる。
ボールネジ機構としては図12および図13が例示され、ベルト車機構としては図14および図15が例示される。以下、それぞれの移動機構の例示の詳細について説明する。
ボールネジ機構としては図12および図13が例示され、ベルト車機構としては図14および図15が例示される。以下、それぞれの移動機構の例示の詳細について説明する。
[移動機構の第1例]
図12はボールネジ機構を採用して複数の電圧印加ユニットU3を連動させる移動機構T1を示している。
この移動機構T1は、カバー341(図10参照)と、カバー(基盤)341の下面のX方向の両側に固定された平行な一対の固定片702と、一対の固定片702に回転可能に枢着された3本のスクリューシャフト703と、各スクリューシャフト703に螺着されたナット部704と、各スクリューシャフト703の後端に取り付けられた第1かさ歯車705と、一対の固定片702に固定された3本のガイドシャフト706と、各スクリューシャフト703の後端側に配置されてカバー701の下面に回転可能に取り付けられたメインシャフト707と、メインシャフト707を回転させるモータmと、メインシャフト707に取り付けられて各第1かさ歯車705と噛合する複数の第2かさ歯車708とを備えている。
図12はボールネジ機構を採用して複数の電圧印加ユニットU3を連動させる移動機構T1を示している。
この移動機構T1は、カバー341(図10参照)と、カバー(基盤)341の下面のX方向の両側に固定された平行な一対の固定片702と、一対の固定片702に回転可能に枢着された3本のスクリューシャフト703と、各スクリューシャフト703に螺着されたナット部704と、各スクリューシャフト703の後端に取り付けられた第1かさ歯車705と、一対の固定片702に固定された3本のガイドシャフト706と、各スクリューシャフト703の後端側に配置されてカバー701の下面に回転可能に取り付けられたメインシャフト707と、メインシャフト707を回転させるモータmと、メインシャフト707に取り付けられて各第1かさ歯車705と噛合する複数の第2かさ歯車708とを備えている。
3本のスクリューシャフト703と3本のガイドシャフト706は交互にかつ平行に配置されており、1本のスクリューシャフト703と1本のガイドシャフト706との1組が1つの電圧印加ユニットU3に対応している。
電圧印加ユニットU3において、その保持部であるボックス342の上壁が、図示しない取付部材を介して移動機構T1のナット部704に固定されかつガイドシャフト706にスライド可能に取り付けられている。
電圧印加ユニットU3において、その保持部であるボックス342の上壁が、図示しない取付部材を介して移動機構T1のナット部704に固定されかつガイドシャフト706にスライド可能に取り付けられている。
このように構成された移動機構T1に、上述のように各電圧印加ユニットU3が取り付けられているため、移動機構T1のモータmによってメインシャフト707と共に各第2かさ歯車708が回転すると、各第1かさ歯車705と共に各スクリューシャフト703が回転し、それによって各ナット部704と共に各電圧印加ユニットU3が同時にX方向に移動する。
この移動機構T1を備えた逆バイアス処理装置による逆バイアス処理は、例えば次のように行われる。電圧印加ユニットU3の4本の棒状端子320を分割ストリングの逆バイアス処理すべきセルS3上に移動させ、昇降駆動部330にて4本の棒状端子320を降下させ、X方向に並ぶ一対の棒状端子320を2つのセルS3の第2電極層に接触させ、実施形態1で説明した逆バイアス処理を行う。処理後、4本の棒状端子320を上昇させ、同様に移動、降下、逆バイアス処理、上昇を繰り返して、全てのセルS3(最後のセルS3を除く)の逆バイアス処理を行う。
この移動機構T1を備えた逆バイアス処理装置による逆バイアス処理は、例えば次のように行われる。電圧印加ユニットU3の4本の棒状端子320を分割ストリングの逆バイアス処理すべきセルS3上に移動させ、昇降駆動部330にて4本の棒状端子320を降下させ、X方向に並ぶ一対の棒状端子320を2つのセルS3の第2電極層に接触させ、実施形態1で説明した逆バイアス処理を行う。処理後、4本の棒状端子320を上昇させ、同様に移動、降下、逆バイアス処理、上昇を繰り返して、全てのセルS3(最後のセルS3を除く)の逆バイアス処理を行う。
この逆バイアス処理装置によれば、このような逆バイアス処理を複数の分割ストリング106a~106fについて並行して行うことができる。さらに、各電圧印加ユニットU3に対応する複数の電源を独立してON/OFF制御することができ、かつ各電圧印加ユニットU3を独立して昇降させることができる。そのため、各分割ストリング106a~106fのセルS3によって逆バイアス処理の時間に差が生じる場合は、処理が済んだセルS3に対応する電源部から順次OFFし、電圧印加ユニットU3を上昇させてもよい。このようにすれば、電力の省エネルギー化を図り、かつ次のセルS3を逆バイアス処理するために待機させておくことができる。
[移動機構の第2例]
図13はボールネジ機構を採用して複数の電圧印加ユニットU3を独立して移動可能な移動機構T2を示している。なお、図13において、図12中の部材と同様の部材には同一の符号を付している。
この移動機構T2は、上述の移動機構T1における複数の第2かさ歯車708を有するメインシャフト707およびこれを回転させるモータmが省略される代りに、各スクリューシャフト703を個別に回転させる複数のモータmが備えられる。移動機構T2におけるその他の構成および各電圧印加ユニットU3との取り付け構造は、移動機構T1と同様である。
この移動機構T2を備えた逆バイアス処理手段によれば、各電圧印加ユニットU3に対応するモータmをそれぞれ独立して駆動制御することができるため、各電圧印加ユニットU3を独立して移動させることができる。そのため、各分割ストリング106a~106fのセルS3によって逆バイアス処理の時間に差が生じても、各電圧印加ユニットU3は独立的に逆バイアス処理を進めることができる。この結果、逆バイアス処理が終了した電圧印加ユニットU3の電源部を順次OFFして、電力の省エネルギー化を図ることができる。
図13はボールネジ機構を採用して複数の電圧印加ユニットU3を独立して移動可能な移動機構T2を示している。なお、図13において、図12中の部材と同様の部材には同一の符号を付している。
この移動機構T2は、上述の移動機構T1における複数の第2かさ歯車708を有するメインシャフト707およびこれを回転させるモータmが省略される代りに、各スクリューシャフト703を個別に回転させる複数のモータmが備えられる。移動機構T2におけるその他の構成および各電圧印加ユニットU3との取り付け構造は、移動機構T1と同様である。
この移動機構T2を備えた逆バイアス処理手段によれば、各電圧印加ユニットU3に対応するモータmをそれぞれ独立して駆動制御することができるため、各電圧印加ユニットU3を独立して移動させることができる。そのため、各分割ストリング106a~106fのセルS3によって逆バイアス処理の時間に差が生じても、各電圧印加ユニットU3は独立的に逆バイアス処理を進めることができる。この結果、逆バイアス処理が終了した電圧印加ユニットU3の電源部を順次OFFして、電力の省エネルギー化を図ることができる。
[移動機構の第3例]
図14はベルト車機構を採用して複数の電圧印加ユニットU3を連動させる移動機構T3を示している。
この移動機構T3は、前記カバー341(図10参照)と、カバー341の下面の所定位置に上下方向の軸心P廻りに回転可能に取り付けられた複数の第1~第3プーリー801a、801b、801cと、複数の第1~第3プーリー801a、801b、801cに掛け巻かれた無端状ワイヤベルト802と、1つの第3プーリー801cを回転させるモータmと、ワイヤベルト802の所定個所と複数の電圧印加ユニットU1のボックス342(図10参照)とを連結する複数の連結部材803と、3つの電圧印加ユニットU3をX方向にスライド可能に吊り持ちする図示しないガイドシャフトとを備えている。
図14はベルト車機構を採用して複数の電圧印加ユニットU3を連動させる移動機構T3を示している。
この移動機構T3は、前記カバー341(図10参照)と、カバー341の下面の所定位置に上下方向の軸心P廻りに回転可能に取り付けられた複数の第1~第3プーリー801a、801b、801cと、複数の第1~第3プーリー801a、801b、801cに掛け巻かれた無端状ワイヤベルト802と、1つの第3プーリー801cを回転させるモータmと、ワイヤベルト802の所定個所と複数の電圧印加ユニットU1のボックス342(図10参照)とを連結する複数の連結部材803と、3つの電圧印加ユニットU3をX方向にスライド可能に吊り持ちする図示しないガイドシャフトとを備えている。
第1プーリー801aは、カバー341のX方向の逆バイアス処理開始側の端部であって、各電圧印加ユニットU3に対応する位置に3個並列している。第2プーリー801bは、カバー341のX方向の逆バイアス処理終了側であって、各電圧印加ユニットU3に対応する位置の間に2個並列している。第3プーリー801cは、カバー341のX方向の第2プーリー801bよりも逆バイアス処理終了側の端部であって、両側の第1プーリー801aと対向する位置に2個配置されている。そして、一方の第3プーリー801cがその回転軸を介してモータmにて回転する。
このように配置された複数の第1~第3プーリー801a、801b、801cにワイヤベルト802が図14のように掛け巻かれることにより、各電圧印加ユニットU3に対応する位置にワイヤベルト802の直線部802a、802bが対となって平行に形成される。一対の直線部802a、802bは、第3プーリー801cが一方向に回転することにより相互に逆方向に移動する。
各対の直線部802a、802bのうち、同方向に移動する各直線部(図14では直線部802a)に前記連結部材803がX方向の同じ位置に固定されている。
各対の直線部802a、802bのうち、同方向に移動する各直線部(図14では直線部802a)に前記連結部材803がX方向の同じ位置に固定されている。
図示しない複数のガイドシャフトは、図12で説明したカバー341の下面に固定された一対の平行な固定片702に両端が取り付けられ、1つの電圧印加ユニットU3に対して2本平行にかつX方向に延びて配置されている。そして、各電圧印加ユニットU3のボックス342の上壁が図示しない取付部材を介して各対のガイドシャフトにスライド可能に吊り下げられている。なお、この取付部材と前記連結部材803とは一体化された部材であってもよい。
この移動機構T3によれば、モータmにて第3プーリー801cが一方向または逆方向に回転することにより、ワイヤベルト802の各直線部802aが一斉に同方向に移動するため、各電圧印加ユニットU3をX方向に同時に移動させることができる。したがって、この移動機構T3を備えた逆バイアス処理装置によれば、移動機構T1を備えた逆バイアス処理装置と同様に、複数の分割ストリング106a~106fについて並行して逆バイアス処理を行うことができる。また、処理が済んだセルS3に対応する電源部から順次OFFし、かつ電圧印加ユニットU3を上昇させ、電力の省エネルギー化を図り、かつ次のセルS3を逆バイアス処理するために待機させておくことができる。
なお、この移動機構T3における各プーリーをスプロケットに代え、無端状ワイヤベルト802を無端状チェーンに代えてもよい。
なお、この移動機構T3における各プーリーをスプロケットに代え、無端状ワイヤベルト802を無端状チェーンに代えてもよい。
[移動機構の第4例]
図15はベルト車機構を採用して複数の電圧印加ユニットU3を独立して移動可能な移動機構T4を示している。なお、図15において、図14中の部材と同様の部材には同一の符号を付している。
この移動機構T4は、上述の移動機構T3と同様の3個の第1プーリー801aと、カバー341のX方向の逆バイアス処理終了側であって、各第1プーリー801aと対向する位置に配置された3個の第2プーリー801dと、各対の第1プーリー801aと第2プーリー801dに掛け巻かれた無端状ワイヤベルト804と、各第2プーリー801dを個別に回転させる複数のモータmとを備える。
そして、各ワイヤベルト804における一対の直線部804a、804bのうちの一方(図15では直線部804a)に、移動機構T1と同様の連結部材803が固定されている。なお、移動機構T4におけるその他の構成および各電圧印加ユニットU1との取り付け構造は、移動機構T3と同様である。
この移動機構T4を備えた逆バイアス処理装置によれば、移動機構T2と同様に、各電圧印加ユニットU3に対応するモータmをそれぞれ独立して駆動制御することができるため、個別に各電圧印加ユニットU3を移動させることができる。そのため、逆バイアス処理が終了した電圧印加ユニットU3の電源部を順次OFFして、電力の省エネルギー化を図ることができる。
図15はベルト車機構を採用して複数の電圧印加ユニットU3を独立して移動可能な移動機構T4を示している。なお、図15において、図14中の部材と同様の部材には同一の符号を付している。
この移動機構T4は、上述の移動機構T3と同様の3個の第1プーリー801aと、カバー341のX方向の逆バイアス処理終了側であって、各第1プーリー801aと対向する位置に配置された3個の第2プーリー801dと、各対の第1プーリー801aと第2プーリー801dに掛け巻かれた無端状ワイヤベルト804と、各第2プーリー801dを個別に回転させる複数のモータmとを備える。
そして、各ワイヤベルト804における一対の直線部804a、804bのうちの一方(図15では直線部804a)に、移動機構T1と同様の連結部材803が固定されている。なお、移動機構T4におけるその他の構成および各電圧印加ユニットU1との取り付け構造は、移動機構T3と同様である。
この移動機構T4を備えた逆バイアス処理装置によれば、移動機構T2と同様に、各電圧印加ユニットU3に対応するモータmをそれぞれ独立して駆動制御することができるため、個別に各電圧印加ユニットU3を移動させることができる。そのため、逆バイアス処理が終了した電圧印加ユニットU3の電源部を順次OFFして、電力の省エネルギー化を図ることができる。
〈逆バイアス処理方法〉
次に、図10と図11を参照しながら実施形態3の逆バイアス処理装置P3を用いた逆バイアス処理について説明する。なお、以下では1つの電圧印加ユニットU3による逆バイアス処理について説明するが、他の電圧印加ユニットU3も同様である。
まず、例えば、間隔調整部E3の一対の端子保持部310をX方向に移動させて、X方向に隣接する一対の棒状端子320の間隔を、セルS3のX方向の幅W2と同程度となるように調整する。
次に、電圧印加ユニットU3の各棒状端子320を、隣接する2列の分割ストリングの逆バイアス処理すべきセルS3上に移動させ、昇降機構部330にて端子固定部310と共に4本の棒状端子320を降下させて4つのセルS3の第2電極層に接触させ、実施形態1と同様に逆バイアス処理を行う。このとき、各棒状端子320は、4つのセルS3のX方向の幅の中間位置でかつY方向の幅中間位置に当接する。
このような手順により、分割ストリングの全てのセルS3(最後のセルS3を除く)を順次逆バイアス処理する。
この場合も、実施形態1と同様に、分割ストリングの隣接するセル間に存在する短絡部に対して、各棒状端子が略均等の位置に当接して逆バイアス電圧を印加できることにより、短絡部を効率良く除去することが可能である。そのため、逆バイアス処理にかかる時間が短縮されると共に、「ホットスポット現象」の発生率を低減することができる。また、各セルS3の逆バイアス処理時に取得したデータにより、上述のように短絡の程度を分類し、どの部分に短絡部が発生し易いかを容易に解析することができる。この解析結果をフィードバックすることにより、光電変換層の成膜工程などの工程改善に利用することができる。
次に、図10と図11を参照しながら実施形態3の逆バイアス処理装置P3を用いた逆バイアス処理について説明する。なお、以下では1つの電圧印加ユニットU3による逆バイアス処理について説明するが、他の電圧印加ユニットU3も同様である。
まず、例えば、間隔調整部E3の一対の端子保持部310をX方向に移動させて、X方向に隣接する一対の棒状端子320の間隔を、セルS3のX方向の幅W2と同程度となるように調整する。
次に、電圧印加ユニットU3の各棒状端子320を、隣接する2列の分割ストリングの逆バイアス処理すべきセルS3上に移動させ、昇降機構部330にて端子固定部310と共に4本の棒状端子320を降下させて4つのセルS3の第2電極層に接触させ、実施形態1と同様に逆バイアス処理を行う。このとき、各棒状端子320は、4つのセルS3のX方向の幅の中間位置でかつY方向の幅中間位置に当接する。
このような手順により、分割ストリングの全てのセルS3(最後のセルS3を除く)を順次逆バイアス処理する。
この場合も、実施形態1と同様に、分割ストリングの隣接するセル間に存在する短絡部に対して、各棒状端子が略均等の位置に当接して逆バイアス電圧を印加できることにより、短絡部を効率良く除去することが可能である。そのため、逆バイアス処理にかかる時間が短縮されると共に、「ホットスポット現象」の発生率を低減することができる。また、各セルS3の逆バイアス処理時に取得したデータにより、上述のように短絡の程度を分類し、どの部分に短絡部が発生し易いかを容易に解析することができる。この解析結果をフィードバックすることにより、光電変換層の成膜工程などの工程改善に利用することができる。
ここまでは、6列の分割ストリング106a~106fを有する6直列の薄膜光電変換モジュールM3の逆バイアス処理について説明したが、この逆バイアス処理装置P3は6列の分割ストリング1106a~1106fを有する12直列の薄膜光電変換モジュールM3の逆バイアス処理にも対応できる。
図16(A)は6列の分割ストリング106a~106fを有する6直列の薄膜光電変換モジュールM3の平面図であり、図16(B)は6列の分割ストリング1106a~1106fを有する12直列の薄膜光電変換モジュールM33の平面図である。なお、これらの薄膜光電変換モジュールM3、M33のサイズは同じである。
12直列の薄膜光電変換モジュールM33のセルS33のX方向の幅W22は、6直列の薄膜光電変換モジュールM3のセルS3のX方向の幅W2の約1/2となっている。
図16(A)は6列の分割ストリング106a~106fを有する6直列の薄膜光電変換モジュールM3の平面図であり、図16(B)は6列の分割ストリング1106a~1106fを有する12直列の薄膜光電変換モジュールM33の平面図である。なお、これらの薄膜光電変換モジュールM3、M33のサイズは同じである。
12直列の薄膜光電変換モジュールM33のセルS33のX方向の幅W22は、6直列の薄膜光電変換モジュールM3のセルS3のX方向の幅W2の約1/2となっている。
例えば、6直列の薄膜光電変換モジュールM3の逆バイアス処理から、12直列の薄膜光電変換モジュールM33の逆バイアス処理に切り替える際は、間隔調整部E3によってX方向に隣接する一対の棒状端子部320の間隔をW22と同程度に調整する。これにより、各棒状端子320は、4つのセルS33のX方向の幅の中間位置にかつY方向の幅中間位置に当接する。
実施形態3では、1つの電圧印加ユニットU3によって、XY方向に隣接する2列の分割ストリングのセルを逆バイアス処理するように構成された場合を例示したが、1つの電圧印加ユニットによって、Y方向に隣接する3列以上の分割ストリングのセルを逆バイアス処理するように構成されてもよい。この場合、例えば、1つの端子保持部にてY方向に並ぶ3つ以上の端子部を保持するようにしてもよい。
また、X方向に複数の電圧印加ユニットU3を並べて備えることで、分割ストリングにおける複数のセルを一度に逆バイアス処理することもできる。なお、複数の電圧印加ユニットのX方向の端子数よりも、処理する薄膜太陽電池モジュールの分割ストリングのセルのX方向の数が少ない場合は、逆バイアス処理すべきセルに対応した電圧印加ユニットのみ移動させることで対応可能である。
また、実施形態1および3では、逆バイアス処理装置が移動機構部を備えた場合を例示したが、移動機構部を省略してもよい。この場合、薄膜光電変換モジュールを逆バイアス処理装置に対してX方向に移動させるようにすればよい。
また、実施形態1および3では、逆バイアス処理装置が昇降機構部を備えた場合を例示したが、昇降機構部を省略してもよい。この場合、薄膜光電変換モジュールを逆バイアス処理装置に対して昇降させるようにすればよい。
また、実施形態1および3では、逆バイアス処理装置が昇降機構部を備えた場合を例示したが、昇降機構部を省略してもよい。この場合、薄膜光電変換モジュールを逆バイアス処理装置に対して昇降させるようにすればよい。
また、実施形態1および3では、一対の端子保持部の両方をX方向に移動させる間隔調整部を例示したが、一方の端子保持部を間隔調整部の中間ブロック部に対して常時固定し、他方の端子保持部のみをX方向に移動させるようにしてもよい。この場合、一方の端子保持部側の駆動シャフトおよびガイドシャフトを省略すると共に、一方の端子保持部を中間ブロック部と一体化させることができ、間隔調整部をさらに簡素化することができる。
また、実施形態2における一対の端子保持部110および一対の端子部120(図7参照)のように、実施形態3における一対の端子保持部310およびX方向に隣接する一対の棒状端子部320を形成してもよい。これにより、実施形態3の場合も、一対の端子部の最小間隔を1m程度まで縮めることが可能となる。
また、実施形態2における一対の端子保持部110および一対の端子部120(図7参照)のように、実施形態3における一対の端子保持部310およびX方向に隣接する一対の棒状端子部320を形成してもよい。これにより、実施形態3の場合も、一対の端子部の最小間隔を1m程度まで縮めることが可能となる。
(実施形態4)
図17は本発明の実施形態4の逆バイアス処理装置を示す平面図であり、図18は図17の逆バイアス処理装置の間隔調整部を示す部分斜視図であり、図19は図17の逆バイアス処理装置の間隔調整部の一部を示す断面図である。
実施形態4の逆バイアス処理装置P4は、実施形態3と同様に、複数の分割ストリングを有する薄膜光電変換モジュールM3に逆バイアス処理を行う装置であるが、間隔調整部E4が昇降機構部を備えており、中間ブロック部を必要としない点で実施形態3とは異なる。なお、実施形態4の間隔調整部E4は、実施形態1および実施形態2にも適用可能である。
図17は本発明の実施形態4の逆バイアス処理装置を示す平面図であり、図18は図17の逆バイアス処理装置の間隔調整部を示す部分斜視図であり、図19は図17の逆バイアス処理装置の間隔調整部の一部を示す断面図である。
実施形態4の逆バイアス処理装置P4は、実施形態3と同様に、複数の分割ストリングを有する薄膜光電変換モジュールM3に逆バイアス処理を行う装置であるが、間隔調整部E4が昇降機構部を備えており、中間ブロック部を必要としない点で実施形態3とは異なる。なお、実施形態4の間隔調整部E4は、実施形態1および実施形態2にも適用可能である。
逆バイアス処理装置P4は、X方向に隣接する2つのセルS3およびY方向に隣接する2つのセルS3に対応する合計4本の棒状端子部420と、4本の棒状端子部420を保持する一対の端子保持部410を有する間隔調整部E4と、間隔調整部E4をY方向へ移動させる移動機構部440とを備える。なお、この間隔調整部E4は前記(6)の構成に対応している。
端子保持部410は、実施形態3における端子保持部310(図11参照)と同様に、長方ブロック形に形成されており、2本の棒状端子部420を挿通し固定するための2つの上雌ネジ付き貫通孔を有している。
間隔調整部E4は、相互に螺旋方向が逆向きの雄ネジ部を有する一対の駆動シャフトe41、e42と、一対の駆動シャフトe41、e42の両端を回転可能かつ平行に保持する一対の保持ブロックe43、e44と、一対の駆動シャフトe41、e42を独立して正逆回転させる一対のモータm41、m42と、一対の駆動シャフトe41、e42の雄ネジ部と螺合し挿通させる一対のネジ孔を有する一対の可動連結部e45と、前記一対の端子保持部410と、各端子保持部410と各可動連結部e45とを連結する昇降機構部(例えば、エアーシリンダ)e46とを備える。
一対の駆動シャフトe41、e42は、螺旋方向が逆向きであること以外は同じである(それらの螺旋ピッチは同じである)。各モータm41、m42は、各保持ブロックe43、e44に固定されている。また、可動連結部e45は端子保持部410と同様のブロック形に形成されており、その長手方向中間に昇降機構部e46が固定されている。また、昇降機構部e46のロッドは可動連結部e45を垂直方向に貫通して端子保持部410の長手方向中間と連結している。
間隔調整部E4は、相互に螺旋方向が逆向きの雄ネジ部を有する一対の駆動シャフトe41、e42と、一対の駆動シャフトe41、e42の両端を回転可能かつ平行に保持する一対の保持ブロックe43、e44と、一対の駆動シャフトe41、e42を独立して正逆回転させる一対のモータm41、m42と、一対の駆動シャフトe41、e42の雄ネジ部と螺合し挿通させる一対のネジ孔を有する一対の可動連結部e45と、前記一対の端子保持部410と、各端子保持部410と各可動連結部e45とを連結する昇降機構部(例えば、エアーシリンダ)e46とを備える。
一対の駆動シャフトe41、e42は、螺旋方向が逆向きであること以外は同じである(それらの螺旋ピッチは同じである)。各モータm41、m42は、各保持ブロックe43、e44に固定されている。また、可動連結部e45は端子保持部410と同様のブロック形に形成されており、その長手方向中間に昇降機構部e46が固定されている。また、昇降機構部e46のロッドは可動連結部e45を垂直方向に貫通して端子保持部410の長手方向中間と連結している。
移動機構部440は、例えば、間隔調整部E4のY方向両側に平行に配置される一対の梁441と、一対の梁441のX方向両端に取り付けられたガイドシャフト442および雄ネジ部を有する駆動シャフト443と、間隔調整部E4のX方向両側に平行に配置される一対の支持脚444と、一対の支持脚444のY方向両端と一対の梁441のX方向両端を連結する4本の支柱445と、駆動シャフト443を回転させるモータm43とを備える。駆動シャフト443の両端には雄ネジ部が形成されておらず、この両端は梁441の挿通孔に軸受を介して回転可能に支持されている。また、モータm43は一方の梁441に固定されている。
図19に示すように、間隔調整部E4の一方(左側)の保持ブロックe43は、X方向に貫通しかつ一対の駆動シャフトe41、e42の雄ネジ部が形成されていない一端を軸受(図示省略)を介して支持する一対の挿通孔e43a、e43bを下部に有すると共に、Y方向に貫通しかつ駆動シャフト443と螺合するネジ孔e43cを上部に有する。間隔調整部E4の他方(右側)の保持ブロックe44は一方の保持ブロックe43と同様の構造を有する。
図19に示すように、間隔調整部E4の一方(左側)の保持ブロックe43は、X方向に貫通しかつ一対の駆動シャフトe41、e42の雄ネジ部が形成されていない一端を軸受(図示省略)を介して支持する一対の挿通孔e43a、e43bを下部に有すると共に、Y方向に貫通しかつ駆動シャフト443と螺合するネジ孔e43cを上部に有する。間隔調整部E4の他方(右側)の保持ブロックe44は一方の保持ブロックe43と同様の構造を有する。
この逆バイアス処理装置P4によれば、間隔調整部E4の一対の駆動シャフトe41、e42を同じ方向に同じ速度で回転させることにより一対の可動連結部e45および一対の端子保持部410が同じ速度で同じ方向(右または左)に移動する。つまり、X方向に隣接する一対の端子保持部410が一定間隔を維持した状態で同じ方向に移動する。
また、間隔調整部E4の一対の駆動シャフトe41、e42を逆方向に同じ速度で回転させることにより一対の可動連結部e45および一対の端子保持部410が接近または離間する方向に移動する。つまり、X方向に隣接する一対の端子保持部410の間隔を短くまたは長く調整することができる。
また、移動機構部440の駆動シャフト443を正逆回転させることにより、一方(右側)の保持ブロックe44はY方向へ往復移動するため、間隔調整部E4全体がY方向に往復移動することができる。
また、間隔調整部E4の一対の駆動シャフトe41、e42を逆方向に同じ速度で回転させることにより一対の可動連結部e45および一対の端子保持部410が接近または離間する方向に移動する。つまり、X方向に隣接する一対の端子保持部410の間隔を短くまたは長く調整することができる。
また、移動機構部440の駆動シャフト443を正逆回転させることにより、一方(右側)の保持ブロックe44はY方向へ往復移動するため、間隔調整部E4全体がY方向に往復移動することができる。
実施形態4の場合、実施形態3と同様に、4本の棒状端子部420によって2列の分割ストリングの各セルS3に逆バイアス処理を順次行うことができる。このとき、X方向に隣接する一対の端子保持部410はそれらの間隔を一定に維持しながら一方向に移動する。そして、この2列の分割ストリングの各セルS3に逆バイアス処理が終了すれば、間隔調整部E4をY方向へ移動させて次の2列の分割ストリングの各セルS3に逆バイアス処理を順次行い、これを繰り返す。
そして、図16(B)に示す12直列の薄膜光電変換モジュールへの処理に切り替える際は、前記のようにX方向に隣接する一対の端子保持部410の間隔を半分に調整し、その後は前記と同様に逆バイアス処理を行う。
そして、図16(B)に示す12直列の薄膜光電変換モジュールへの処理に切り替える際は、前記のようにX方向に隣接する一対の端子保持部410の間隔を半分に調整し、その後は前記と同様に逆バイアス処理を行う。
実施形態4では、1つの間隔調整部E4を移動機構部440によってY方向に移動させて全ての分割ストリングの逆バイアス処理に対応するよう構成された逆バイアス処理装置を例示したが、2列の分割ストリングに対応する間隔調整部E4を複数設けてもよい。その場合、移動機後部440のY方向の移動回数が低減できる為、逆バイアス処理の処理時間を短縮できる。
また、移動機構440を省略し、薄膜光電変換モジュールを逆バイアス処理装置に対してY方向に移動させるようにしてもよい。
また、実施形態4では1つの間隔調整部E4に2つの可動連結部e45を備えた構成を示しているが、可動連結部e45を3つ以上備えていてもよい。その場合、一度に多数の分割ストリングのセル間を逆バイアス処理することが出来、逆バイアス処理時間を短縮できる。
また、移動機構440を省略し、薄膜光電変換モジュールを逆バイアス処理装置に対してY方向に移動させるようにしてもよい。
また、実施形態4では1つの間隔調整部E4に2つの可動連結部e45を備えた構成を示しているが、可動連結部e45を3つ以上備えていてもよい。その場合、一度に多数の分割ストリングのセル間を逆バイアス処理することが出来、逆バイアス処理時間を短縮できる。
なお、実施形態1~4において間隔調整部による端子部の移動についてはシャフト(モータ)の回動を螺合部によって水平方向の移動に変換する機構を例示したが、端子部を水平方向に移動できる機構であれば上述の実施形態に限定されず、例えば、水平方向に設けられたレール上をローラー走行させる機構や、磁石とコイルを用いたリニアサーボアクチュエータ、ベルトによる水平駆動などを用いることができる。また、実施形態4の場合、X方向に隣接する一対の棒状端子部420の接触部先端を相互に接近する方向に少し折り曲げてもよい。これにより、実施形態4の場合も、一対の端子部の最小間隔を1m程度まで縮めることが可能となる。
(実施形態5)
図20は実施形態1~4のいずれか1つの逆バイアス処理装置を備えた本発明の実施形態5としての薄膜光電変換モジュールの製造装置を説明するブロック図である。
この薄膜光電変換モジュールの製造装置は、実施形態1~4のいずれか1つの逆バイアス処理装置Pと、逆バイアス処理装置Pと電気的に接続された生産制御装置Aとを備えている。
生産制御装置Aは、逆バイアス処理直前の薄膜光電変換モジュールについて、各列のストリングにおけるセルのX方向(直列接続方向)の幅を含む機種情報を逆バイアス処理装置Pに送信するよう構成されている。
また、逆バイアス処理装置Pは、前記機種情報に基づいて、X方向の幅に応じて一対の端子部の間隔を調整するよう前記間隔調整部の駆動を制御するよう構成されている。つまり、逆バイアス処理装置Pは、生産制御装置Aからの機種情報を受信する通信部と、機種情報に対応したX方向に隣接する一対の端子部の位置情報を記憶した記憶部と、記憶部からの位置情報を参照しながら通信部からの機種情報に基づいて間隔調整部の駆動を制御する駆動制御部とを有している。
図20は実施形態1~4のいずれか1つの逆バイアス処理装置を備えた本発明の実施形態5としての薄膜光電変換モジュールの製造装置を説明するブロック図である。
この薄膜光電変換モジュールの製造装置は、実施形態1~4のいずれか1つの逆バイアス処理装置Pと、逆バイアス処理装置Pと電気的に接続された生産制御装置Aとを備えている。
生産制御装置Aは、逆バイアス処理直前の薄膜光電変換モジュールについて、各列のストリングにおけるセルのX方向(直列接続方向)の幅を含む機種情報を逆バイアス処理装置Pに送信するよう構成されている。
また、逆バイアス処理装置Pは、前記機種情報に基づいて、X方向の幅に応じて一対の端子部の間隔を調整するよう前記間隔調整部の駆動を制御するよう構成されている。つまり、逆バイアス処理装置Pは、生産制御装置Aからの機種情報を受信する通信部と、機種情報に対応したX方向に隣接する一対の端子部の位置情報を記憶した記憶部と、記憶部からの位置情報を参照しながら通信部からの機種情報に基づいて間隔調整部の駆動を制御する駆動制御部とを有している。
実施形態5の場合、逆バイアス処理装置Pおよび生産制御装置Aは、その他の処理装置と共に同一の製造ラインに組み込まれており、これら全体が薄膜光電変換モジュールの製造装置を構成している。図20において、符号1は搬入装置、2は洗浄装置、3はレーザトリミング装置、5は絶縁検査装置を示し、これらの装置の間の搬送装置は矢印で示している。
なお、各処理装置は図20に示した配置に限定されず、また、複数の成膜装置や搬出装置等が点線の位置等に配置されてもよい。
生産制御装置Aは、基板を搬送する各搬送装置の状態、各処理装置による基板の処理状況などの製造装置全体の状況を監視し、各装置からの情報を受信し、その情報に基づいて各装置を制御する。これにより、薄膜光電変換モジュールを円滑に自動製造することができる。
なお、各処理装置は図20に示した配置に限定されず、また、複数の成膜装置や搬出装置等が点線の位置等に配置されてもよい。
生産制御装置Aは、基板を搬送する各搬送装置の状態、各処理装置による基板の処理状況などの製造装置全体の状況を監視し、各装置からの情報を受信し、その情報に基づいて各装置を制御する。これにより、薄膜光電変換モジュールを円滑に自動製造することができる。
詳しく説明すると、本実施形態の場合、逆バイアス処理装置Pの直前の処理工程は、レーザトリミング装置3によって基板周縁部の絶縁領域を形成するトリミング工程となっている。
生産制御装置Aは、各装置と送受信する通信部と、通信部と送受信する記憶部とを備えている。
記憶部は、薄膜光電変換モジュールの各機種のプロセスフロー、各装置の製造条件、各装置から送信された処理履歴、検査工程にて測定された特性データなどの様々な生産データが保管される。
生産制御装置Aは、各装置と送受信する通信部と、通信部と送受信する記憶部とを備えている。
記憶部は、薄膜光電変換モジュールの各機種のプロセスフロー、各装置の製造条件、各装置から送信された処理履歴、検査工程にて測定された特性データなどの様々な生産データが保管される。
例えば、逆バイアス処理装置Pによって図6(A)に示す6直列の薄膜光電変換モジュールM1が逆バイアス処理されているとする。
生産制御装置Aは、通信部を通じて、逆バイアス処理装置Pによる逆バイアス処理およびレーザトリミング装置3によるトリミング処理が行われていることを管理している。
このとき、逆バイアス処理装置Pにおいて、一対の端子部20(図3参照)は、図6(A)に示す薄膜光電変換モジュールM1のセルS1の直列接続方向(X方向)の幅W1に対応した間隔に位置している。また、一対の端子部20の位置情報は、逆バイアス処理装置Pの記憶部に記憶されている。
生産制御装置Aは、通信部を通じて、逆バイアス処理装置Pによる逆バイアス処理およびレーザトリミング装置3によるトリミング処理が行われていることを管理している。
このとき、逆バイアス処理装置Pにおいて、一対の端子部20(図3参照)は、図6(A)に示す薄膜光電変換モジュールM1のセルS1の直列接続方向(X方向)の幅W1に対応した間隔に位置している。また、一対の端子部20の位置情報は、逆バイアス処理装置Pの記憶部に記憶されている。
次に、薄膜光電変換モジュールM1の逆バイアス処理が完了し、逆バイアス処理装置Pの通信部から生産制御装置Aの通信部へ処理完了基板についての搬出信号が送信される。搬出信号を受けた生産制御装置Aは、逆バイアス処理装置Pから処理完了した薄膜光電変換モジュールM1を次工程の絶縁検査装置5へ送るよう、これらの間の搬送装置を制御する。
逆バイアス処理装置Pからの薄膜光電変換モジュールM1の搬出後、搬送完了信号が逆バイアス処理装置Pから生産制御装置Aに送信され、生産制御装置Aはレーザトリミング装置3で処理中または処理完了した薄膜光電変換モジュールの機種情報を逆バイアス処理装置Pに送信する。
逆バイアス処理装置Pからの薄膜光電変換モジュールM1の搬出後、搬送完了信号が逆バイアス処理装置Pから生産制御装置Aに送信され、生産制御装置Aはレーザトリミング装置3で処理中または処理完了した薄膜光電変換モジュールの機種情報を逆バイアス処理装置Pに送信する。
前記機種情報が、図6(A)のモジュールM1の情報である場合、逆バイアス処理装置Pの記憶部に記憶された一対の端子部20の位置情報と照らし合わせて、一対の端子部20の間隔の調整は必要ないと駆動制御部が判定し、その機種情報を通信部から生産制御装置Aに通信し、逆バイアス処理装置Pは端子間隔の調整をスキップして稼働を継続する。
また、前記機種情報が、図6(B)のモジュールM11の情報である場合には、逆バイアス処理装置Pの記憶部に記憶された位置情報と照らし合わせることで、逆バイアス処理装置Pの一対の端子部20の間隔を調整する必要があると駆動制御部が判定する。
また、前記機種情報が、図6(B)のモジュールM11の情報である場合には、逆バイアス処理装置Pの記憶部に記憶された位置情報と照らし合わせることで、逆バイアス処理装置Pの一対の端子部20の間隔を調整する必要があると駆動制御部が判定する。
次の逆バイアス処理が開始される前に、逆バイアス処理装置Pにおいては、駆動制御部から間隔調整部E1へ指示情報が送信さる。つまり、駆動制御部は、機種情報に基づく前記指示情報である一対の端子部20の間隔調整を間隔調整部E1のモータm1に送信する。そにより、モータm1が回転して一対の端子部20の間隔をセルS11の幅W11と同じになるよう自動調整する。自動調整が完了次第、次のモジュールに対する逆バイアス処理が開始される。
実施形態5によれば、薄膜太陽電池モジュールに対応していない端子部間隔で誤って逆バイアス処理が実施されてしまうトラブルを未然に防止することができると共に、逆バイアス処理装置の非稼働時間を低減できる。
実施形態5によれば、薄膜太陽電池モジュールに対応していない端子部間隔で誤って逆バイアス処理が実施されてしまうトラブルを未然に防止することができると共に、逆バイアス処理装置の非稼働時間を低減できる。
(他の実施形態)
上述では、端子部の間隔をX方向に沿って調整できる実施形態について説明したが、同様の構成にて、さらにY方向に沿って端子部の間隔を調整することもできる。
例えば、図17~図19に示す逆バイアス処理装置において、X方向に隣接する一対の端子保持部410のそれぞれに3個以上の上雌ネジ付き貫通孔をY方向に所定間隔で形成する。このようにすれば、各端子保持部410において、一方の棒状端子部420を一端側の貫通孔に固定し、もう一方の棒状端子420を残り2個以上の貫通孔に差し替えることにより、Y方向の端子部間隔を調整することができる。つまり、ストリング数が異なる機種の薄膜光電変換モジュールに対しても、簡単な作業で対応することができる。なお、Y方向の貫通孔の間隔は、ストリング数の最も多い機種のストリング間隔と同じに設定することができる。
上述では、端子部の間隔をX方向に沿って調整できる実施形態について説明したが、同様の構成にて、さらにY方向に沿って端子部の間隔を調整することもできる。
例えば、図17~図19に示す逆バイアス処理装置において、X方向に隣接する一対の端子保持部410のそれぞれに3個以上の上雌ネジ付き貫通孔をY方向に所定間隔で形成する。このようにすれば、各端子保持部410において、一方の棒状端子部420を一端側の貫通孔に固定し、もう一方の棒状端子420を残り2個以上の貫通孔に差し替えることにより、Y方向の端子部間隔を調整することができる。つまり、ストリング数が異なる機種の薄膜光電変換モジュールに対しても、簡単な作業で対応することができる。なお、Y方向の貫通孔の間隔は、ストリング数の最も多い機種のストリング間隔と同じに設定することができる。
10、110、310、410 端子保持部
20、120、320、420 端子部
101 絶縁基板(透明絶縁基板)
102 第1電極層(透明電極層)
103 光電変換層
104 第2電極層(裏面電極層)
100 ストリング
105 分割溝
106a、106b、106c、106d、106e、106f 分割ストリング
30、330、e46 昇降機構部(昇降部)
A 生産制御装置
E1、E3、E4 間隔調整部
e11、e31 中間ブロック部(中間部)
e12、e32、e41、e42 駆動シャフト(駆動部の一部)
e13、e33 ガイドシャフト(駆動部の一部)
M1、M11、M3、M33 薄膜光電変換モジュール
P1、P3、P4 逆バイアス処理装置
S1、S3、S33 セル(光電変換セル)
T1、T2、T3、T4 移動機構
U1、U3 電圧印加ユニット
20、120、320、420 端子部
101 絶縁基板(透明絶縁基板)
102 第1電極層(透明電極層)
103 光電変換層
104 第2電極層(裏面電極層)
100 ストリング
105 分割溝
106a、106b、106c、106d、106e、106f 分割ストリング
30、330、e46 昇降機構部(昇降部)
A 生産制御装置
E1、E3、E4 間隔調整部
e11、e31 中間ブロック部(中間部)
e12、e32、e41、e42 駆動シャフト(駆動部の一部)
e13、e33 ガイドシャフト(駆動部の一部)
M1、M11、M3、M33 薄膜光電変換モジュール
P1、P3、P4 逆バイアス処理装置
S1、S3、S33 セル(光電変換セル)
T1、T2、T3、T4 移動機構
U1、U3 電圧印加ユニット
Claims (19)
- 薄膜光電変換モジュールに対して逆バイアス処理を行う逆バイアス処理装置であって、
前記薄膜光電変換モジュールは、絶縁基板上に第1電極層、光電変換層および第2電極層が順次積層された複数の光電変換セルを有すると共に、複数の光電変換セルが互いに電気的に直列接続されてなるストリングを有し、
前記逆バイアス処理装置は、前記直列接続の方向である第1方向に隣接する2つの光電変換セルの一方に当接できる端子部および他方に当接できる端子部からなる一対の端子部と、前記一対の端子部間に逆バイアス電圧を印加する電源部と、前記電源部と前記一対の端子部とを電気的に接続する電気接続部と、前記一対の端子部の前記第1方向の間隔を調整する間隔調整部とを備え、前記薄膜光電変換モジュールに対して、前記第1方向に隣接する前記2つの光電変換セル間に逆バイアス電圧を印加して逆バイアス処理を行うように構成されている、ことを特徴とする逆バイアス処理装置。 - 前記端子部が、前記光電変換セルに複数個所で当接できるように構成されている、請求項1に記載の逆バイアス処理装置。
- 前記ストリングが、複数本の分割ストリングからなり、
複数本の前記分割ストリングは、少なくとも前記光電変換層および前記第2電極層を部分的に除去して形成された前記第1方向に延びる分割溝により、前記第1方向に直交する第2方向に並んで形成されており、
前記端子部は、前記各分割ストリングにおける各光電変換セルに対応するように一対以上設けられている、請求項1に記載の逆バイアス処理装置。 - 前記逆バイアス処理装置は、前記第2方向に沿って並んだ複数の前記端子部を有し、
前記間隔調整部は、前記分割ストリングにおける各光電変換セルの前記第2方向の幅に応じて、前記第2方向に隣接する2つの端子部の間隔を調整可能に構成されている、請求項3に記載の逆バイアス処理装置。 - 前記逆バイアス処理装置は、前記第2方向に沿って並んだ複数の前記端子部を有し、
前記複数の端子部の間隔が、前記分割ストリングにおける各光電変換セルの前記第2方向の幅と同じである、請求項3に記載の逆バイアス処理装置。 - 前記間隔調整部は、中間部と、前記中間部の前記第1方向の両端側に配置されて前記一対の端子部を固定する一対の端子保持部と、前記一対の端子保持部を前記第1方向に移動させる駆動部とを備え、
逆バイアス処理装置は、前記駆動部によって、前記一対の端子保持部が第1方向に沿って互いに離間する方向または互いに接近する方向に切り換わって移動できるように構成されている、請求項1~5のいずれか1つに記載の逆バイアス処理装置。 - 前記駆動部は、駆動するモータと、前記モータによって回動するように前記中間部の前記第1方向の両側面から第1方向に突出して設けられた雄ネジ部を有する駆動シャフトと、水平を保って前記端子保持部を前記第1方向に摺動させるガイド部とを備え、
前記駆動シャフトは、前記中間部の前記両側面の一面側へ突出した第1螺合部と、他面側へ突出した第2螺合部とを有し、
前記一対の端子保持部はそれぞれ端子部を固定できる固定部を有すると共に、一方の端子保持部は前記第1螺合部と螺合する螺合孔を有し、他方の端子保持部は前記第2螺合部と螺合する螺合孔を有し、
前記一対の端子保持部が、前記駆動シャフトの回動により前記第1方向に移動する、請求項6に記載の逆バイアス処理装置。 - 前記間隔調整部は、前記一対の端子部を保持する一対の端子保持部と、前記一対の端子保持部を移動させる駆動部とを備え、
前記端子保持部がそれぞれ前記第1方向に沿って摺動可能に前記駆動部に係合される、請求項1~5のいずれか1つに記載の逆バイアス処理装置。 - 前記一対の端子保持部は、複数の前記端子部を前記第2方向に沿って並列させて固定するための複数の前記固定部をそれぞれ有する、請求項7に記載の逆バイアス処理装置。
- 前記電気接続部が、屈曲可能な電線からなり、前記間隔調整部の動作を妨げないように構成されている、請求項1~9のいずれか1つに記載の逆バイアス処理装置。
- 前記逆バイアス処理装置が、前記端子部と前記光電変換セルとを相対的に接近離間させる昇降部をさらに備えた、請求項1~10のいずれか1つに記載の逆バイアス処理装置。
- 前記間隔調整部が、前記一対の端子部の間隔を1~200mmの範囲で調整可能に構成されている、請求項1~11のいずれか1つに記載の逆バイアス処理装置。
- 請求項1~12のいずれか1つに記載の逆バイアス処理装置と、該逆バイアス処理装置と電気的に接続された生産制御装置とを備え、
前記生産制御装置は、逆バイアス処理される前の薄膜光電変換モジュールについて、各列のストリングにおける光電変換セルの第1方向の幅を含む機種情報を前記逆バイアス処理装置に送信するよう構成され、
前記逆バイアス処理装置は、前記機種情報に基づいて、前記第1方向の幅に応じて前記一対の端子部の間隔を調整するよう前記間隔調整部の駆動を制御するよう構成されている、薄膜光電変換モジュールの製造装置。 - 請求項1に記載の逆バイアス処理装置を用いた前記薄膜光電変換モジュールの逆バイアス処理方法であって、
前記光電変換セルの前記第1方向の幅に応じて、前記一対の端子部の間隔を前記間隔調整部により調整してから、前記一対の端子部を前記第1方向に隣接する2つの光電変換セルに当接させて前記一対の端子部間に逆バイアス電圧を印加する、逆バイアス処理方法。 - 光電変換セルの第1方向の幅の中間位置に前記端子部が当接するように、前記間隔調整部を駆動して前記一対の端子部の位置を調整した後、前記第1方向に隣接する2つの前記光電変換セルに前記一対の端子部を当接させる、請求項14に記載の逆バイアス処理方法。
- 前記薄膜光電変換モジュールのストリングにおける光電変換セルの直列接続数が3以上である場合に、前記一対の端子部を第1方向に隣接する2つの光電変換セルに当接させて逆バイアス処理を行った後、一対の端子部を前記2つの光電変換セルから離間させ、光電変換セルの第1方向の幅分だけ一対の端子部を第1方向へ移動させ、次の2つの光電変換セルに一対の端子部を当接させて逆バイアス処理を繰り返し行う、請求項14または15に記載の逆バイアス処理方法。
- 請求項13に記載の薄膜光電変換モジュールの製造装置を用いた薄膜太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記生産制御装置が、逆バイアス処理直前の薄膜光電変換モジュールの前記各列のストリングにおける光電変換セルの第1方向の幅を含む機種情報を前記逆バイアス処理装置に送信し、
前記逆バイアス処理装置が、前記機種情報に基づいて、前記第1方向の幅に応じて前記一対の端子部の間隔を調整するよう前記間隔調整部の駆動を制御する、薄膜光電変換モジュールの製造方法。 - 請求項14に記載の逆バイアス処理方法を行う、薄膜光電変換モジュールの製造方法。
- 請求項17または18に記載の薄膜光電変換モジュールの製造方法によって製造された、薄膜光電変換モジュール。
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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- 2012-01-24 WO PCT/JP2012/051461 patent/WO2012108256A1/ja not_active Ceased
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